El pilar fundamental de los circuitos digitales modernos celebra su centenario
Muchos ingenieros están familiarizados con los nombres de
Lee de Forest , el inventor del
tubo de electrones amplificador ,
Walter Brattain y
William Shockley , los inventores del transistor. Sin embargo, pocas personas conocen a
William Eccles y
F.U. Jordan , quien registró una patente para un
disparador hace 100 años, en junio de 1918. Un disparador es un bloque de construcción clave de los circuitos digitales: funciona como un interruptor electrónico que se puede configurar en la posición de encendido o apagado, en el que permanecerá incluso después del cese de la señal de control. Esto permite a los circuitos memorizar y sincronizar sus estados y, por lo tanto, realizar operaciones
lógicas secuenciales .
El disparador se creó antes de la era digital en forma de relés para circuitos de radio. Su existencia se describió en
un artículo en la edición de diciembre de 1919 de The Radio Review, y dos décadas más tarde el disparador estará en la computadora
Colossus ,
creada en Inglaterra para descifrar códigos militares alemanes, y en la computadora
ENIAC de EE. UU.
Incontables disparadores modernos están hechos de transistores en circuitos integrados, pero en honor al centenario del disparador, decidí reproducir el circuito original de Eccles y Jordan lo más cerca posible del original.
El circuito está construido sobre dos tubos electrónicos, así que comencé con ellos. Eccles y Jordan probablemente usaron lámparas
Audion o sus contrapartes británicas.
De Forest inventó el audio , y fue el primer tubo de electrones que mostró amplificación, y permitió que la señal débil alimentada a la red controlara la corriente eléctrica mucho más fuerte que fluye del cátodo al ánodo. Pero las primeras lámparas fueron hechas a mano y poco confiables, y hoy no sería práctico comprar un par de lámparas que funcionen.
En cambio,
recurrí a
UX201A , una versión mejorada de
UV201 , que General Electric comenzó a producir en 1920. Con el tiempo, UV201 no se alejó mucho de la patente original, observando al mismo tiempo el comienzo de la producción en masa de lámparas electrónicas, lo que llevó a un salto en la fiabilidad y la disponibilidad. Pude pedir dos lámparas 01A por $ 35 cada una.
Trabajando a partir de dibujos tomados de varias fuentes, incluida la patente de Eccles y Jordan (abajo), recreé su circuito y seleccioné las resistencias por prueba y error (arriba).En el gatillo, las lámparas están interconectadas para mantener el equilibrio, utilizando un par de resistencias que controlan el voltaje. Equilibrar significa que apagando, incluso instantáneamente, una lámpara enciende la segunda y mantiene la primera apagada. Este estado se mantiene hasta que la segunda lámpara apaga la señal de control, lo que hace que la primera lámpara se encienda y la segunda se mantenga apagada.
Para lograr el equilibrio deseado, fue necesario seleccionar con precisión los valores de las resistencias. En el laboratorio, Eccles y Jordan usarían una herramienta llamada caja de década de resistencias, un dispositivo voluminoso que le permite usar el mango para conectar varias resistencias a diferentes puntos del circuito. Por razones de ahorro de espacio, decidí usar resistencias fijas de un modelo adecuado a tiempo para una patente.
Pude obtener tales resistencias de la colección de radios antiguas que he ensamblado durante muchos años. En la década de 1920, hubo un aumento explosivo en la producción de radio, como resultado de lo cual tengo bastantes radios antiguas que no se pueden clasificar y restaurar, por lo que no me molestó mucho, desarmándolas por partes. Las resistencias fabricadas antes de 1925 generalmente se ubicaban en enchufes, en lugar de soldarse a una placa, por lo que fue fácil quitarlas.
La dificultad era que estas resistencias eran terriblemente inexactas. Se hicieron manualmente de carbono ubicado entre las abrazaderas en una caja de vidrio. Una forma de acercar el valor de resistencia al deseado es abrir la caja, quitar la tira de carbono, hacer muescas para aumentar la resistencia e insertarla nuevamente. Ajusté algunas resistencias de esta manera, pero para otras era demasiado complicado, así que hice trampa y puse resistencias modernas en cajas de vidrio vintage.
Usé baterías modernas para evitar el contacto con baterías líquidas, que los inventores deben haber usado. Uno de los problemas con los circuitos de la lámpara es la necesidad de varios voltajes diferentes. Las cuatro baterías D instaladas en serie proporcionan los 6 V necesarios para las luces indicadoras y los filamentos. Al conectar once baterías de 9V en serie, obtuve los 99V necesarios para la placa de la lámpara. Se necesita una fuente de alimentación de 63 V de forma similar para la corriente de polarización negativa de la red. Los botones de timbre anticuados me permitieron conectar 9 V para pulsos de control. Para demostrar el estado del disparador, utilicé relés telegráficos vintage sensibles que controlan lámparas incandescentes en miniatura.
¡Después de muchas pruebas, errores y ajustes de mis componentes, que tienen casi 100 años, un año después, finalmente logré lograr la operación estable de este venerable esquema!
Si desea repetir mi logro y está listo para descuidar la precisión histórica a favor de simplificar la búsqueda de componentes confiables, existen varias buenas opciones.
Las lámparas 6J5 , que comenzaron a fabricarse a fines de la década de 1930, son
perfectas . Son confiables y se venden mucho más baratos que 01A, a $ 5- $ 7 cada uno.
Los relés telegráficos y las lámparas se pueden reemplazar por lámparas de neón de bajo costo NE-2. Deben conectarse entre las placas 6J5 y las baterías para que brillen cuando la lámpara no conduzca y se apaguen cuando conducen, bajando el voltaje de la placa. Tenga en cuenta que 6J5 son lámparas incandescentes indirectas, por lo que el cátodo debe conectarse a tierra y aplicarse 6 V por separado al resplandor, en contraste con el circuito original.
Elegir una batería para la corriente de polarización requerirá experimentación, y para el 6J5, lo más probable es que necesite menos de los 63 V utilizados para 01A. En cuanto a las resistencias utilizadas, sus valores deben considerarse aproximados, y para la combinación exacta de los tres pares habrá que hacer algunos esfuerzos.