Der Grundbaustein moderner digitaler Schaltungen feiert sein 100-jähriges Bestehen
Viele Ingenieure kennen die Namen von
Lee de Forest , dem Erfinder der
verstärkenden Elektronenröhre ,
Walter Brattain und
William Shockley , den Erfindern des Transistors. Allerdings kennen nur wenige Menschen
William Eccles und
F.U. Jordanien , der vor 100 Jahren ein Patent für einen
Auslöser angemeldet hatte, im Juni 1918. Ein Trigger ist ein wichtiger Baustein für digitale Schaltkreise: Er funktioniert wie ein elektronischer Schalter, der in die Ein- oder Ausschaltposition gebracht werden kann und in der er auch nach Beendigung des Steuersignals verbleibt. Dies ermöglicht es Schaltungen, ihre Zustände zu speichern und zu synchronisieren und daher
sequentielle logische Operationen auszuführen.
Der Auslöser wurde vor dem digitalen Zeitalter in Form von Relais für Funkschaltungen geschaffen. Seine Existenz wurde in
einem Artikel in der Dezemberausgabe 1919 von The Radio Review beschrieben. Zwei Jahrzehnte später wird der Auslöser im
Colossus- Computer,
der in England zum Knacken deutscher Militärcodes erstellt wurde, und im US-amerikanischen
ENIAC- Computer liegen.
Unzählige moderne Trigger bestehen aus Transistoren in integrierten Schaltkreisen, aber zu Ehren des 100. Jahrestages des Triggers habe ich beschlossen, die ursprüngliche Schaltung von Eccles und Jordan so nah wie möglich am Original zu reproduzieren.
Die Schaltung besteht aus zwei elektronischen Röhren, also habe ich mit ihnen angefangen. Eccles und Jordan verwendeten höchstwahrscheinlich
Audion- Lampen oder ihre britischen Kollegen.
De Forest erfand das Audio und es war die erste Elektronenlampe, die eine Verstärkung demonstrierte und es dem schwachen Signal ermöglichte, den viel stärkeren elektrischen Strom zu steuern, der von der Kathode zur Anode fließt. Frühe Lampen waren jedoch handgefertigt und unzuverlässig, und heute wäre es unpraktisch, ein funktionierendes Paar solcher Lampen zu kaufen.
Stattdessen wandte ich mich
UX201A zu , einer verbesserten Version von
UV201 , die General Electric 1920 zu produzieren begann. Mit der Zeit ging UV201 nicht weit vom ursprünglichen Patent entfernt und stellte gleichzeitig den Beginn der Massenproduktion elektronischer Lampen fest, was zu einem Anstieg der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit führte. Ich habe es geschafft, zwei 01A-Lampen für 35 Dollar pro Stück zu bestellen.
Ausgehend von Zeichnungen aus verschiedenen Quellen, einschließlich des Patents von Eccles und Jordan (unten), habe ich ihre Schaltung neu erstellt und die Widerstände durch Versuch und Irrtum (oben) ausgewählt.Im Auslöser sind die Lampen mit einem Widerstandspaar, das die Spannung steuert, so miteinander verbunden, dass das Gleichgewicht erhalten bleibt. Auswuchten bedeutet, dass beim sofortigen Ausschalten eine Lampe die zweite einschaltet und die erste ausgeschaltet bleibt. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis die zweite Lampe das Steuersignal ausschaltet, wodurch die erste Lampe eingeschaltet und die zweite ausgeschaltet wird.
Um das gewünschte Gleichgewicht zu erreichen, war es notwendig, die Werte der Widerstände genau auszuwählen. Im Labor verwendeten Eccles und Jordan ein Werkzeug namens Resistance Decade Box, ein sperriges Gerät, mit dem Sie mit dem Griff verschiedene Widerstände an verschiedene Punkte in der Schaltung anschließen können. Aus Platzgründen habe ich mich für die Verwendung von Festwiderständen eines Modells entschieden, das rechtzeitig für ein Patent geeignet ist.
Ich konnte solche Widerstände aus der Sammlung alter Radios beziehen, die ich über viele Jahre zusammengebaut habe. In den 1920er Jahren gab es einen explosionsartigen Anstieg der Radioproduktion, wodurch ich einige alte Radios habe, die nicht klassifiziert und restauriert werden können, so dass ich nicht sehr verärgert war und sie für Teile zerlegte. Vor 1925 hergestellte Widerstände befanden sich normalerweise in Sockeln und nicht auf einer Platine, so dass sie leicht entfernt werden konnten.
Die Schwierigkeit bestand darin, dass diese Widerstände furchtbar ungenau waren. Sie wurden manuell aus Kohlenstoff hergestellt, der sich zwischen den Klemmen in einer Glasvitrine befand. Eine Möglichkeit, den Widerstandswert näher an den gewünschten Wert zu bringen, besteht darin, das Gehäuse zu öffnen, den Kohlenstoffstreifen zu entfernen, Kerben darauf zu machen, um den Widerstand zu erhöhen, und ihn wieder einzusetzen. Ich habe ein paar Widerstände auf diese Weise optimiert, aber für andere war es zu kompliziert, also habe ich betrogen und moderne Widerstände in Vintage-Glaskästen gesteckt.
Ich habe moderne Batterien verwendet, um den Kontakt mit Flüssigbatterien zu vermeiden, die die Erfinder verwendet haben müssen. Eines der Probleme bei Lampenschaltungen ist die Notwendigkeit mehrerer unterschiedlicher Spannungen. Vier in Reihe installierte D-Batterien liefern die 6 V, die für Anzeigelampen und Filamente benötigt werden. Durch das Anschließen von elf 9-V-Batterien in Reihe erhielt ich die für die Lampenplatte benötigten 99 V. Für einen negativen Netzvorspannungsstrom wird eine ähnlich hergestellte 63-V-Stromversorgung benötigt. Mit den altmodischen Klingeltasten konnte ich 9 V für Steuerimpulse anschließen. Um den Zustand des Auslösers zu demonstrieren, habe ich empfindliche Vintage-Telegraphenrelais verwendet, die Miniaturglühlampen steuern.
Nach vielen Versuchen, Fehlern und Anpassungen meiner fast 100 Jahre alten Komponenten, ein Jahr später, gelang es mir endlich, den stabilen Betrieb dieses ehrwürdigen Schemas zu erreichen!
Wenn Sie meine Leistung wiederholen möchten und bereit sind, die historische Genauigkeit zu vernachlässigen, um die Suche nach zuverlässigen Komponenten zu vereinfachen, gibt es mehrere gute Optionen.
Perfekt sind 6J5-Lampen , die erstmals Ende der 1930er Jahre hergestellt wurden. Sie sind zuverlässig und werden viel billiger als 01A für 5 bis 7 US-Dollar pro Stück verkauft.
Telegraphenrelais und Lampen können durch kostengünstige NE-2-Neonlampen ersetzt werden. Sie müssen zwischen den 6J5-Platten und den Batterien angeschlossen werden, damit sie leuchten, wenn die Lampe nicht leitet, und erlöschen, wenn sie leitet, wodurch die Spannung der Platte gesenkt wird. Bitte beachten Sie, dass 6J5 indirekte Glühlampen sind. Daher muss die Kathode geerdet und im Gegensatz zur Originalschaltung 6 V separat an das Glühen angelegt werden.
Die Auswahl einer Batterie für den Vorspannungsstrom erfordert Experimente, und für den 6J5 werden höchstwahrscheinlich weniger als die für 01A verwendeten 63 V benötigt. Die verwendeten Widerstände müssen als ungefähr angesehen werden, und für die genaue Kombination der drei Paare müssen einige Anstrengungen unternommen werden.