تحتفل اللبنة الأساسية للدوائر الرقمية الحديثة بمرور مائة عام على إنشائها
العديد من المهندسين على دراية بأسماء
لي دي فورست ، مخترع
أنبوب الإلكترون المضخم ،
والتر براتين ووليام شوكلي ، مخترعي الترانزستور. ومع ذلك ، قليل من الناس يعرفون
ويليام إكليس و
F.U. الأردن ، الذي سجل براءة اختراع
لمحفز منذ 100 عام ، في يونيو 1918. الزناد هو اللبنة الأساسية للدوائر الرقمية: فهو يعمل كمفتاح إلكتروني يمكن ضبطه على وضع التشغيل أو الإيقاف ، والذي سيبقى فيه حتى بعد توقف إشارة التحكم. هذا يسمح للدوائر بحفظ ومزامنة حالاتها ، وبالتالي ، لأداء العمليات
المنطقية المتسلسلة .
تم إنشاء الزناد قبل العصر الرقمي في شكل مرحلات للدوائر الراديوية. تم وصف وجودها في
مقال في عدد ديسمبر 1919 من مراجعة الراديو ، وبعد عقدين من الزمان سيكون في الكمبيوتر
العملاق ، الذي
تم إنشاؤه في إنجلترا لكسر الرموز العسكرية الألمانية ، وفي كمبيوتر
ENIAC الأمريكي.
يتم تشغيل عدد لا يحصى من المحفزات الحديثة من الترانزستورات في الدوائر المتكاملة ، ولكن تكريماً للذكرى المئوية للمحفز ، قررت إعادة إنتاج الدائرة الأصلية لـ Eccles و Jordan أقرب ما يكون إلى الأصل قدر الإمكان.
تم بناء الدائرة على أنبوبين إلكترونيين ، لذلك بدأت معهم. استخدم إكليس والأردن على الأرجح مصابيح
أوديون أو نظرائهما البريطانيين.
اخترع De Forest الصوت ، وكان أول أنبوب إلكتروني يظهر التضخيم ، ويسمح للإشارة الضعيفة التي تتغذى على الشبكة بالتحكم في التيار الكهربائي الأقوى بكثير المتدفق من الكاثود إلى الأنود. لكن المصابيح المبكرة كانت مصنوعة يدويًا وغير موثوقة ، واليوم سيكون من غير العملي شراء زوج عامل من هذه المصابيح.
بدلاً من ذلك ،
لجأت إلى
UX201A ، وهو نسخة محسنة من
UV201 ، والتي بدأت جنرال إلكتريك بإنتاجها في عام 1920. بمرور الوقت ، لم يذهب UV201 بعيدًا عن براءة الاختراع الأصلية ، مشيرًا في الوقت نفسه إلى بداية الإنتاج الضخم للمصابيح الإلكترونية ، مما أدى إلى قفزة في الموثوقية والتوافر. تمكنت من طلب مصباحين 01A مقابل 35 دولارًا لكل منهما.
من خلال الرسومات المأخوذة من مصادر مختلفة ، بما في ذلك براءة الاختراع من قبل Eccles و Jordan (أدناه) ، قمت بإعادة إنشاء دائرتهما واخترت المقاومات بالتجربة والخطأ (أعلاه).في الزناد ، تكون المصابيح متصالبة بحيث يتم الحفاظ على التوازن ، باستخدام زوج من المقاومات التي تتحكم في الجهد. الموازنة تعني إيقاف تشغيل مصباح واحد ، حتى على الفور ، في الثانية ، وإبقاء المصباح الأول في وضع إيقاف التشغيل. تستمر هذه الحالة حتى يقوم المصباح الثاني بإيقاف تشغيل إشارة التحكم ، مما يؤدي إلى تشغيل المصباح الأول وإيقاف المصباح الثاني.
لتحقيق التوازن المطلوب ، كان من الضروري تحديد قيم المقاومات بدقة. في المختبر ، سيستخدم كل من Eccles و Jordan أداة تسمى مربع عقد المقاوم ، وهو جهاز ضخم يسمح لك باستخدام المقبض لتوصيل مقاومات مختلفة بنقاط مختلفة في الدائرة. لأسباب تتعلق بتوفير المساحة ، قررت استخدام مقاومات ثابتة لنموذج مناسب في الوقت المناسب لبراءة الاختراع.
تمكنت من الحصول على هذه المقاومات من مجموعة أجهزة الراديو القديمة التي جمعتها على مدى سنوات عديدة. في عشرينيات القرن العشرين ، كانت هناك زيادة هائلة في إنتاج الراديو ، ونتيجة لذلك كان لدي عدد قليل جدًا من أجهزة الراديو القديمة التي لا يمكن تصنيفها واستعادتها ، لذلك لم أكن منزعجًا للغاية ، وتفكيكها لأجزاء. كانت المقاومات التي تم تصنيعها قبل عام 1925 عادةً موجودة في مآخذ ، بدلاً من لحامها على لوح ، لذلك كان من السهل إزالتها.
كانت الصعوبة أن هذه المقاومات كانت غير دقيقة بشكل رهيب. كانت مصنوعة يدويًا من الكربون الموجود بين المشابك في علبة زجاجية. تتمثل إحدى طرق تقريب قيمة المقاومة إلى القيمة المطلوبة في فتح العلبة ، وإزالة شريط الكربون ، ووضع شقوق عليها لزيادة المقاومة ، وإعادتها مرة أخرى. لقد قمت بتعديل بعض المقاومات بهذه الطريقة ، ولكن بالنسبة للآخرين كانت معقدة للغاية ، لذلك قمت بالغش ، ووضع المقاومات الحديثة في علب زجاجية عتيقة.
لقد استخدمت البطاريات الحديثة لتجنب ملامسة البطاريات السائلة ، التي يجب أن يستخدمها المخترعون. إحدى مشاكل دوائر المصباح هي الحاجة إلى العديد من الفولتية المختلفة. توفر أربع بطاريات D مثبتة في السلسلة 6 فولت اللازمة لأضواء المؤشر والشعيرات. من خلال توصيل إحدى عشر بطارية 9 فولت في سلسلة ، حصلت على 99 فولت اللازمة للوحة المصباح. هناك حاجة إلى مصدر طاقة 63 فولت مماثل لتحيز الشبكة السالب. سمحت لي أزرار جرس الباب القديمة بتوصيل 9 فولت للتحكم في النبضات. لتوضيح حالة الزناد ، استخدمت مرحلات التلغراف القديمة الحساسة التي تتحكم في المصابيح المتوهجة المصغرة.
بعد العديد من التجارب والأخطاء والتعديلات لمكوناتي ، والتي عمرها 100 عام تقريبًا ، بعد عام ، تمكنت أخيرًا من تحقيق التشغيل المستقر لهذا المخطط الموقر!
إذا كنت ترغب في تكرار إنجازاتي ، وكنت على استعداد لإهمال الدقة التاريخية لصالح تبسيط البحث عن مكونات موثوقة ، فهناك العديد من الخيارات الجيدة.
مصابيح 6J5 ، التي بدأ تصنيعها لأول مرة في أواخر الثلاثينيات ،
مثالية . فهي موثوقة وتباع أرخص بكثير من 01A بسعر 5 دولارات لكل 7 دولارات.
يمكن استبدال مرحلات التلغراف والمصابيح بمصابيح نيون NE-2 غير مكلفة. يجب توصيلها بين لوحات 6J5 والبطاريات حتى تتوهج عندما لا يعمل المصباح ، وتخرج عند توصيلها ، مما يقلل من جهد اللوحة. يرجى ملاحظة أن 6J5 هي مصابيح متوهجة غير مباشرة ، لذلك يجب تأريض الكاثود ، وتطبيق 6 فولت بشكل منفصل على التوهج ، على عكس الدائرة الأصلية.
سيتطلب اختيار بطارية التيار المنحاز تجربة ، وبالنسبة لـ 6J5 ، فمن المرجح أن تحتاج إلى أقل من 63 فولت المستخدم لـ 01A. أما بالنسبة للمقاومات المستخدمة ، فيجب اعتبار قيمها تقريبية ، ويجب على المزيج الدقيق للأزواج الثلاثة بذل بعض الجهود.