Радио и электроника — 100 лет истории
Беспроводными технологиями сейчас не удивить никого. Радио, ТВ, WiFi, Bluetooth, 5G. Тем интереснее посмотреть, как все начиналось. Найдя в интернете архив сканов старых журналов, я решил проследить, что было верхом технического прогресса для наших прабабушек и прадедушек.
Источник (с) https://worldradiohistory.com
Для тех кому интересно, что получилось, продолжение под катом.
1920е — ламповое радио
Я не буду рассматривать историю Попова и Маркони, это всем известно, да и появилось раньше рассматриваемого в статье промежутка. А 100 лет назад для радиоприема уже использовались лампы. Примерную схему передатчика того времени можно посмотреть в журнале Radio Review за 1920 г:
(c) https://worldradiohistory.com/UK/Radio-Review-1919-1926/Radio-Review-1920-01.pdf
Как можно видеть, несколько ламп здесь используются для усиления сигнала с микрофона, модуляции этим сигналом ВЧ-колебаний и для окончательного усиления перед передачей в эфир.
Приемник был несколько проще (1920 г):
(c) https://worldradiohistory.com/UK/Radio-Review-1919-1926/Radio-Review-1920-01.pdf
Любопытно отметить переключатель для приема «искровых сигналов» — в первых передатчиках «накачка» колебательного контура осуществлялась искровым разрядником. Чистоту спектра такого сигнала представить сегодня сложно, но вопрос помех тогда наверно волновал не так сильно, да и спектроанализаторов еще не было.
В середине 20х бытовой радиоприемник выглядел примерно так:
Судя по рекламе, предназначалось всё это для людей состоятельных:
Граждане попроще, наверное, обходились детекторным приемником.
Кстати, первые радиостанции имели механический модулятор. Шведская станция SAQ Grimeton имела рабочую частоту 17.2 КГц, которая задавалась отдельным генератором. Интересно, что станция поддерживается в рабочем состоянии до сих пор, и 1-2 раза в год они осуществляют мемориальные передачи, принять которые может любой желающий.
Картинки с онлайн-трансляции такого включения:
Вот собственно генератор. На заднем плане можно видеть инструменты для тонкой подстройки модуляции сигнала 😉
Из здания сигнал подается по воздушному фидеру наружу, мощность передатчика 100-200 кВт:
Для передачи используется вот такое антенное поле:
Все это сохранено и работает до сих пор, и даже земля не продана под бизнес-застройку. Желающие могут посмотреть все видео целиком, довольно любопытно. Можно лишь порадоваться за шведов, и за то, что они поддерживают уникальные экспонаты в рабочем состоянии. Что-то про мемориальные включения и демонстрации хоть какой-то аппаратуры в питерском Музее Связи не доводилось слышать ни разу. Но пойдем дальше.
1930е — начало эры телевидения
Ламповыми приемниками и передатчиками уже никого не удивить, вершиной технологий становится . телевидение. Страница журнала Television and Short Wave-World за 1930 год:
Для многих, чьи дедушки копили деньги на «КВН», может показаться странным, но первое телевидение появилось гораздо раньше. Ни о каких AMOLED тогда никто не мечтал, внутри телевизора, как говорил классик, «была неонка». И это не шутка:
Если точнее, первые телевизоры были механическими. На коротких волнах передавался амплитудно-модулированный сигнал, фактически «неонка» подключалась к выходу КВ-приемника. Синхронизация развертки осуществлялась с помощью вращающегося диска (желающие могут поискать в гугле «Диск Нипкова»). На бумажном скане не видно, но на диске были отверстия, «неонка» размещалась в коробке сверху, результирующее изображение имело разрешение примерно 60 строк. Все в сборе выглядело так:
Качество изображения было примерно таким:
alt=»Скриншот из видео https://youtu.be/8GYGxEk0btA» width=»475″ height=»386″ />Скриншот из видео https://youtu.be/8GYGxEk0btA
Впрочем, чуть позже стали появляться первые ТВ с электронно-лучевыми трубками. Фото 1932 г показывает демонстрацию ТВ пассажирам в самолете:
Уже в 1939 г можно было купить ч/б телевизор с 12″ экраном, совмещающий заодно и функции радиоприемника:
1940e — Вторая Мировая война
Период WW2 был очевидным временем бурного роста электроники и радио. Например, уже в 1943 в Британии был разработан радар на основе магнетрона с частотой 10 ГГц. Но по понятным причинам, все это не выходило из военных закрытых лабораторий, и в открытой печати обо всем этом не было ни слова.
То, что может быть интересно для нас — описываются первые опыты вещания в FM:
Интересно, что измерительная аппаратура того времени уже вполне позволяла оценивать спектр, девиацию и видеть все это наглядно на «панорамном мониторе» (даже сейчас спектроанализатор есть далеко не в каждой любительской лаборатории).
1950е — первые компьютеры и звукозапись
Про историю появления компьютеров здесь на Хабре наверно рассказывать не нужно. Но любопытно упоминание о первых проектах использования вычислительных машин.
Как видно из описания, компьютер был установлен в национальной физической лаборатории, содержал около 800 ламп, и имел память на ртутных линиях задержки объемом 8000 бит. Разумеется, о домашних компьютерах еще никто не думал. Но и для «простых смертных» в плане электроники все было уже вполне неплохо, например, генератор с диапазоном 0.1-130 МГц вполне пригодился бы в домашней лаборатории и сегодня:
Рабочий диапазон частот этого осциллографа в уме подсчитать сложно, желающие могут прикинуть самостоятельно:
И наконец, любопытное устройство — «портативный» диктофон с магнитным барабаном, рассчитанным на 12 минут записи:
1960e — магнитофоны, транзисторы, «цифра»
Для начала, картинка, которая показалась любопытной. Никого сейчас не удивить цифровым мультиметром, а начиналось это так:
В продаже уже есть NiCd аккумуляторы, напряжение круглого элемента вполне стандартное — 1.25В:
И наконец, в рекламе 1960 г можно видеть много уже вполне привычных нам сегодня вещей: ультрапортативный транзисторный приемник (на целых семи транзисторах), FM-радио и автомобильный приемник, содержащий как транзисторы, так и специальные 12-вольтовые лампы:
Можно обратить внимание на текст «printed circuit car radio» — технология «печатных плат» была прогрессивной для того времени, обычно ламповые приемники делались методом «сваливания в кучу» всех элементов с использованием навесного монтажа в «подвале» шасси приемника (пример можно посмотреть здесь).
Следующая технология показалась мне любопытной — некий прообраз компакт-кассеты, но на больших бобинах:
Впрочем, было ли это в серии, не знаю, ничего подобного видеть не доводилось.
И последнее на сегодня — наверно это можно считать первой увиденной мною вакансией сисадмина: инженер или физик (отдельной профессии админа в 1960м еще не было) требуется для компании в Лондоне для «установки и поддержки цифровых компьютеров».
Опыта работы с компьютерами, как написано, не требуется, хотя это будет являться плюсом. Желающие переехать в UK могут попробовать написать на указанный адрес 😉
Заключение
Статья уже получается слишком длинной, а я дошел только до 60х. Если оценки будут положительны, продолжение будет во второй части.
Краткая история электроники: от лампочки к квантовому компьютеру
Компания «Микрон» — крупнейший российский производитель микроэлектронной продукции.
Батарея, созданная Вольтом, также известна как Вольтов столб. Она состояла из соединенных между собой пластин цинка и меди, а также сукна, пропитанного кислотой
Джон фон Нейман — венгеро-американский математик, создавший архитектуру компьютерных сетей, также известный как основоположник теории игр
Булева алгебра — раздел математики, изучающий логические операции и логические значения высказываний (истина — ложь). Ее основоположником был английский математик Джордж Буль
От военного времени осталось выражение debugging, то есть очистка реле от мертвых насекомых (bugs). Насекомых привлекало тепло, выделяющееся при переключении реле. Они застревали в контактах, и, чтобы устройство могло работать, их нужно было периодически счищать специальной щеткой
Компания «NeoPhotonics Corporation» создает предприятия по разработке и производству фотонных интегральных схем
Кубит — квантовый разряд и наименьший элемент хранения информации в квантовом компьютере. Имеет два состояния, но может находиться и в суперпозиции — ситуации одновременного наложения всех возможных состояний.
9 самых важных электрических открытий, сделанных когда-либо
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Без открытия электричества жизнь людей была бы совершенно другой. Будучи естественным явлением, электричество было открыто, а не изобретено. Впервые термин «электричество» был произнесен британским физиком Уильямом Гилбертом, изучавшим влияние магнетизма и электричества на янтарь. Фактически в переводе с латыни electricus обозначает «янтарь». Работы великих ученых, среди которых Ом, Фарадей, Вольт, Тесла, позволили нам использовать это явление в повседневной жизни.
1. Переменный ток
Это открытие — самое важное среди всех электрических изобретений. В сравнении с постоянным током, переменный менее опасный и более эффективный при использовании на больших расстояниях. Открытый физиком Николаем Теслей, переменный ток стал основополагающим фактором для электрификации многих стран мира. К его заслугам также можно отнести появление в дальнейшем трансформаторов и электродвигателей.
2. Электрическая лампочка
До изобретения лампочки освещение улиц и домов во всем мире осуществлялось с помощью восковых свечей, масляных или газовых ламп. Это были малоэффективные осветители, требующие постоянного контроля и обслуживания. Электрическая лампочка также относится к одному из величайших изобретений человечества.
Интересный факт от Novate.ru: Кто же изобрел электрическую лампочку? Основной принцип работы лампы накаливания был открыт сэром Хамфри Дэви более двухсот лет назад. В 1830 году другим изобретателем Уоррен де ла Рю была разработана практическая модель лампочки с нитью накала из платины. Однако этот проект не имел успеха, так как платина была очень дорогим материалом. В 1879 году Томас Эдисон, проведя многочисленные опыты, разработал лампочку с нитью накаливания из углеродной нити. Это был правильный шаг как для практического использования, так и с коммерческой точки зрения.
3. Интернет
Без Интернета невозможна современная жизнь. Мы так привыкли к нему, что думаем, что это было всегда. Истоки Интернета уходят к шестидесятым годам прошлого столетия. В последующие десятилетия происходили незначительные сдвиги в этой отрасли. Кульминацией и прорывом стал 1989 год. Новаторская работа Тима Бернерса-Ли, известная как World Wide Web (Всемирная паутина) навсегда изменила жизнь всех людей мира. Этот проект смог значительно облегчить поиск и передачу информации в любую точку земного шара.
4. MP3-плееры
Изобретение МР3-плееров навсегда изменили способ слушать музыку. Практически за одну ночь старые компакт-дички, кассеты и другие медиа-формы ушли в прошлое. Однако для практического использования МР3-плееров потребовался период длиной в 20 лет. Жизнеспособная коммерция этих медиа-проигрывателей началась только в конце 1990 года. Первый прототип МР3 был разработан специалистами компании Saehan Information Systems. Разработка этой компании MPMan мог вместить от 6 до 12 песен. Другие компании использовали потенциал Apple и в 2001 году выпустили инновационный iPod.
5. Транзисторы
Транзисторы — одно из важных технических изобретений. Работа современной электроники невозможна без использования этих элементов. Основная функция транзисторов — включение и выключение электрического тока. По мнению специалистов, изобретение транзисторов продвинуло современную технику далеко вперед. Без этих крохотных элементов не могли бы работать ни смартфоны, ни компьютеры. У нас бы вообще не было распределения электрической энергии по сети. «Отцами-основателями» транзисторов по праву считаются Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, получившие в 1956 году за это изобретение Нобелевскую Премию.
6. Системы глобального позиционирования
Система глобального позиционирования или ГМС — это определение местоположения любого объекта через навигационные спутники. Global Positioning System начиналась как секретный военный проект в 60-ых годах прошлого столетия. К 1995 году GPS стала полностью функциональной благодаря трем ученым: Ивану А. Гетингу, Роджеру Истону и Брэдфорду Паркинсону. Такие системы круглосуточно обеспечивают информацию для пользователей, имеющих специального оборудование (Glospace, GPS-приемник) о трехмерном положении, времени и скорости контролируемого объекта.
7. Цифровые камеры
Сегодня современный мир невозможно представить без этого удобного гаджета. Первоначало цифровые камеры были достоянием ученых и военных. Концепция камер без пленок уже разрабатывалась в 60-ых годах прошлого столетия. В 1975 году инженер компании Eastman Kodak Стивен Сассон разработал первую «цифровую» камеру.
8. Электромобили
Многие думают, что электромобили появились сравнительно недавно. С подачи Илона Маска о них узнал весь мир. Вместе с тем, электромобили были известны еще в 1880 году. Однако альтернативное развитие двигателей внутреннего сгорания предопределило спрос на них. В 70 годах прошлого столетия интерес к ним снова появился, но был кратковременным. Современные достижения в области систем управления и аккумуляторных технологий наконец-то позволили электромобилям заявить о себе. Спрос на эти машины увеличивается с каждым днем.
9. Электродвигатель
Электродвигатели — одно из весомых электронных изобретений всех времен. Именно благодаря им были полностью модернизированы крупные промышленные предприятия. Замена парового двигателя на двигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую — огромный шаг человечества в области технического прогресса.
Электронные приборы и устройства, зарождение и развитие электроники
Термины «электрический» и «электронный» часто пересекаются и используются как синонимы. На самом деле, эти два термина имеют разные значения.
В 1893 году Алан Макмастер из Эдинбурга в Шотландии, изобрел первый электрический тостер. Нагревательные элементы тостера преобразуют электричество в тепло, так что любой человек мог с его помощью самостоятельно испечь хлеб. Разница между электрическими и электронными устройствами — процесс манипуляцией физической энергией.
Электрические устройства принимают энергию в виде электрического тока — потока электронов в проводнике — а затем просто преобразуют ее в другую форму энергии — чаще всего в свет, тепло или движение. Электрическое устройство — это устройство, которое для выполнения своих функций напрямую использует электрическую энергию.
Электронные устройства не предназначены для простого преобразования электрической энергии в свет, тепло или движение, а для управления электрическим током таким образом, что этот ток несет некоторую информацию в дополнение к энергии.
Вернемся к примеру электронного тостера. В нем используются те же нагревательные элементы, пружины и решетки для хлеба, что и в электрическом тостере, но он может содержать гораздо более сложные компоненты, такие как электронный дисплей, показывающий, например, процесс поджаривания, или электронный термостат, который поддерживает постоянную температуру в тостере.
Электроника относится к технологии, которая работает за счет более совершенного управления движением электронов — способами, которые выходят за рамки простых физических явлений, таких как напряжение и ток.
Обычно, если что-то использует электричество только в качестве энергии, это электрическое устройство. Если он использует электричество как средство манипулирования информацией, это почти наверняка электронное устройство.
Электрические и электронные устройства состоят из разных, но очень часто пересекающихся групп элементов. Кроме того, помните, что все электронные устройства также являются электрическими устройствами, но не наоборот.
Что такое электроника
Электроника — область науки и техники, охватывающая изучение и применение электронных и ионных явлений, протекающих в вакууме, газах, жидкостях, твердых телах и плазме, а также на их границах.
Электроника состоит из двух основных разделов:
физической электроники, предметом которой являются теоретические и экспериментальные исследования электронных и ионных явлений, принципы построения электронных, устройств и установок, принципы получения, преобразования и передачи электрической энергии с помощью электронных приборов и устройств, механизм воздействия потоков электронов, ионов, квантов и электромагнитных полей на вещество;
технической (прикладной) электроники, предметом которой является теория и практика применения электронных приборов, устройств, систем и установок в различных областях человеческой деятельности — науке, промышленности, связи, сельском хозяйстве, строительстве, транспорте и др.
Электронные приборы и устройства
Электронные приборы и устройства занимают центр, место в электронике. Они являются прямыми или косвенными объектами исследований в физической электронике и служат основными элементами при инженерных разработках в технической электронике.
Физические явления, связанные с движением электронов, но не реализованные в электронных приборах (например, космические лучи, распространение радиоволн и др.), относятся не к физической электронике, а к соответствующим разделам физики (в частности, радиофизики).
Аналогично электрическую аппаратуру, даже содержащую отдельные электронные узлы в качестве вспомогательных, но в принципе не основанную на свойствах электронных приборов, например, электромашинный усилитель, магнитный усилитель, а электроннолучевые осциллографы, рентгеновские установки, радиолокаторы, анализаторы энергетических спектров частиц и т. п. — к технической электронике (смотрите — Виды электронных устройств, Что такое силовая электроника).
Зарождение и развитие электроники
Зарождению электроники предшествовало открытие электрической дуги (1802), тлеющего разряда в газах (1850), катодных лучей (1859), изобретение лампы накаливания (1873) и др.
Однако как самостоятельная область науки и техники электроника начала развиваться в конце 19 — начале 20 веков после открытия термоэлектронной эмиссии (1883) и фотоэлектронной эмиссии (1888) и разработки электроннолучевой трубки (1897), вакуумного диода (1904), вакуумного триода (1907), кристаллического детектора (1900 — 1905) (Смотрите — История, принцип действия, конструкция и применение электронных ламп ) .
Изобретение радио (1895) стимулировало прогресс и оказало решающее влияние на дальнейшее развитие электроники особенно в период 1913 — 1920 гг.
Женщина слушает радио через наушники (1923 год)
В 1933 — 1935 гг. начали использовать в промышленности тепловые действия токов высокой частоты для целей индукционного нагрева металлов и сплавов и емкостного (диэлектрического) нагрева диэлектриков и полупроводниковых материалов. Во время 2-й мировой войны (1939 — 1945) большую роль в становлении электроники сыграла радиолокация.
Нерадиотехнические применения электронных приборов длительное время развивались под сильным влиянием радиотехники, из которой для них были заимствованы основные элементы, схемы и методы.
Дальнейшее развитие нерадиотехнических приложений электроники пошло по самостоятельным направлениям, особенно в области ядерной техники (с 1943), вычислительной техники (с 1949) и массовой автоматизации производств, процессов.
Первый полупроводниковый транзистор (изобретение транзистора названо самым значимым изобретением 20 века)
С начала 1950-х гг., после изобретения транзистора, начался расцвет полупроводниковой электроники, которая позволила удовлетворить возросшие требования к надежности, экономичности и габаритам сложных электронных устройств и в частности обеспечила развитие нового раздела теоретической и прикладной электроники — микроэлектроники.
«Radionette» — первая модель портативного радио 1958 года, произведенная норвежским производителем Radionette
За последние сто лет электроника претерпела два фундаментальных преобразования — переход от обработки аналоговых сигналов к обработке цифровых и переход от электронных ламп к полупроводниковым приборам.
Тот факт, что эти переходы произошли почти одновременно, не означает, что они неразрывно связаны. Цифровые расчеты проводились с использованием электронных ламп. Аналоговая обработка может быть реализована в полупроводниках.
Аналоговый компьютер — это машина непрерывной (аналоговой) обработки сигналов, используемая для решения математических и других задач (например, технических вопросов, исследования биологических явлений и т. д.) путем моделирования (отображения) соответствующих зависимостей путем средства явлений, происходящих в механических, электрических, электромеханических или электронных системах. Аналого-цифровые компьютеры были развитием аналоговых компьютеров (машин).
Развитие систем искусственного интеллекта не может основываться исключительно на цифровых вычислениях. Нам понадобятся аналоговые вычисления, чтобы создавать более совершенные системы искусственного интеллекта, понимать, как они работают, и эффективно ими управлять.
ARR — анализатор дифференциальных уравнений
Степень внедрения электронной аппаратуры в различные области человеческой деятельности — критерий современного технического прогресса, т. к. электроника позволяет резко повысить производительность физического и умственного труда, улучшить экономические показатели производства, а также решать задачи, которые неразрешимы другими средствами.
Электронные приборы и устройства являются основными элементами современых автоматизированных производств (Частичная, полная и комплексная автоматизация).
Преимущества электронных приборов и устройств
Электронные приборы и устройства по сравнению с механическими, электромеханическими, пневматическими и другими позволяют на много порядков повысить скорость реакции (в частности, скорость переработки информации), обладают значительной чувствительностью к малым сигналам, обеспечивают исключительную гибкость и универсальность отдельных функциональных блоков, не содержат подвижных частей и, как правило, имеют значительно меньшие габариты и вес.
Квадрокоптер — классический пример мехатронного устройства (в нем неразрывно связны в единую систему механические, электрические и электронные элементы)
Электронная аппаратура универсальна и гибка, т. к. одни и те же узлы (усилители, триггеры, генераторы и др.) могут использоваться для решения самых различных задач в совершенно разнородных областях, а параметры узлов и устройств (коэффициент усиления, выходные напряжения, рабочие частоты, уровни срабатывания) регулируются в широких пределах простейшими средствами, что позволяет разрабатывать и использовать унифицированные стандартные блоки, сочетание которых может обеспечить выполнение различных функций в различных областях применения.
Классификация электроники по областям применения электронной аппаратуры
Техническую (прикладную) электронику можно классифицировать по областям применения электронной аппаратуры, рассматривая самостоятельно радиоэлектронику, промышленную электронику, транспортную, медицинскую, геологическую, ядерную и др.
Отличительная особенность радиоэлектроники — старейшей отрасли технической электроники — использование электронных устройств для передачи и приема электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот (радиосвязь, радиолокация, телевидение и др.).
Промышленная электроника охватывает разработку и применение электронных приборов в сфере промышленного производства.
Примеры утройств промышленной электроники:
Классификация электронных приборов и устройств
Устройства и системы, характерные для технической электроники, можно разделить на три основных класса:
информационные, предназначенные для восприятия и сбора, переработки и хранения, передачи и приема информации с целью измерения, контроля и воздействия на технологические процессы;
энергетические, предназначенные для получения, преобразования и передачи электрической энергии ;
технологические, предназначенные для непосредственного воздействия потоков частиц или электромагнитных полей на вещество с целью механической, термической и иной обработки материалов или изделий.
Любая электронная установка, используемая в промышленности, обычно сочетает в себе несколько классов устройств, но последние различаются по структуре, типам используемых электронных приборов и элементов, а также методам проектирования. Поэтому полезно рассматривать каждый класс устройств самостоятельно, выделяя соответствующие разделы технической электронике: информационную электронику, энергетическую электронику и технологическую электронику.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!