La pierre angulaire des circuits numériques modernes célèbre son centenaire
De nombreux ingénieurs connaissent les noms de
Lee de Forest , l'inventeur du
tube électronique amplificateur ,
Walter Brattain et
William Shockley , les inventeurs du transistor. Cependant, peu de gens connaissent
William Eccles et
F.U. Jordan , qui a déposé un brevet pour un
déclencheur il y a 100 ans, en juin 1918. Un déclencheur est un élément clé des circuits numériques: il fonctionne comme un interrupteur électronique qui peut être réglé en position marche ou arrêt, dans lequel il restera même après la cessation du signal de commande. Cela permet aux circuits de mémoriser et de synchroniser leurs états et, par conséquent, d'effectuer
des opérations
logiques séquentielles .
Le déclencheur a été créé avant l'ère numérique sous la forme de relais pour circuits radio. Son existence a été décrite dans
un article du numéro de décembre 1919 de The Radio Review, et deux décennies plus tard, le déclencheur sera dans l'ordinateur
Colossus ,
créé en Angleterre pour casser les codes militaires allemands, et dans l'ordinateur américain
ENIAC .
D'innombrables déclencheurs modernes sont fabriqués à partir de transistors dans des circuits intégrés, mais en l'honneur du centenaire de la détente, j'ai décidé de reproduire le circuit d'origine d'Eccles et de Jordan le plus près possible de l'original.
Le circuit est construit sur deux tubes électroniques, j'ai donc commencé avec eux. Eccles et Jordan ont très probablement utilisé des lampes
Audion ou leurs homologues britanniques.
De Forest a inventé l'audio et ce fut le premier tube électronique à montrer une amplification et à permettre au signal faible envoyé à la grille de contrôler le courant électrique beaucoup plus fort circulant de la cathode vers l'anode. Mais les premières lampes étaient fabriquées à la main et peu fiables, et aujourd'hui il ne serait pas pratique d'acheter une paire de lampes de travail.
Au lieu de cela, je me suis tourné vers
UX201A , une version améliorée de
UV201 , que General Electric a commencé à produire en 1920. Avec le temps, UV201 n'est pas allé loin du brevet d'origine, notant en même temps le début de la production en série de lampes électroniques, qui a conduit à un bond en fiabilité et disponibilité. J'ai réussi à commander deux lampes 01A pour 35 $ pièce.
À partir de dessins tirés de diverses sources, dont le brevet d'Eccles et Jordan (ci-dessous), j'ai recréé leur circuit et sélectionné les résistances par essais et erreurs (ci-dessus).Dans le déclencheur, les lampes sont interconnectées de sorte que l'équilibre est maintenu, en utilisant une paire de résistances qui contrôlent la tension. L'équilibrage signifie qu'en éteignant, même instantanément, une lampe allume la seconde et maintient la première éteinte. Cet état se maintient jusqu'à ce que la deuxième lampe éteigne le signal de commande, ce qui fait que la première lampe s'allume et la seconde s'éteint.
Pour atteindre l'équilibre souhaité, il était nécessaire de sélectionner avec précision les valeurs des résistances. Dans le laboratoire, Eccles et Jordan utiliseraient un outil appelé la boîte à décades de résistance, un appareil encombrant qui vous permet d'utiliser la poignée pour connecter diverses résistances à différents points du circuit. Pour des raisons d'économie d'espace, j'ai décidé d'utiliser des résistances fixes d'un modèle adapté à temps pour un brevet.
J'ai pu obtenir de telles résistances de la collection de vieilles radios que j'ai assemblées pendant de nombreuses années. Dans les années 1920, il y a eu une augmentation explosive de la production de radio, à la suite de laquelle j'ai pas mal de vieilles radios qui ne peuvent pas être classées et restaurées, donc je n'étais pas très contrarié, en les démontant pour les pièces. Les résistances fabriquées avant 1925 étaient généralement situées dans des douilles, plutôt que soudées à une carte, il était donc facile de les retirer.
La difficulté était que ces résistances étaient terriblement inexactes. Ils ont été fabriqués manuellement à partir de carbone situé entre les pinces dans un boîtier en verre. Une façon de rapprocher la valeur de la résistance de celle souhaitée est d'ouvrir le boîtier, de retirer la bande de carbone, de faire des entailles pour augmenter la résistance et de la réinsérer. J'ai modifié quelques résistances de cette façon, mais pour d'autres, c'était trop compliqué, j'ai donc triché et mis des résistances modernes dans des boîtiers en verre vintage.
J'ai utilisé des piles modernes pour éviter tout contact avec des piles liquides, que les inventeurs ont dû utiliser. L'un des problèmes des circuits de lampe est la nécessité de plusieurs tensions différentes. Quatre piles D installées en série donnent le 6 V nécessaire pour les voyants lumineux et les filaments. En connectant onze batteries 9V en série, j'ai obtenu le 99V nécessaire pour la plaque de la lampe. Une alimentation de 63 V de même fabrication est nécessaire pour un courant de polarisation de réseau négatif. Les boutons de sonnette à l'ancienne m'ont permis de connecter 9 V pour les impulsions de contrôle. Pour démontrer l'état du déclencheur, j'ai utilisé des relais télégraphiques vintage sensibles qui contrôlent des lampes à incandescence miniatures.
Après de nombreux essais, erreurs et réglages de mes composants, qui ont presque 100 ans, un an plus tard, j'ai finalement réussi à assurer le fonctionnement stable de ce vénérable schéma!
Si vous souhaitez répéter mon exploit et êtes prêt à négliger la précision historique au profit de la simplification de la recherche de composants fiables, il existe plusieurs bonnes options.
Les lampes 6J5 , qui ont commencé à être fabriquées à la fin des années 1930, sont
parfaites . Ils sont fiables et vendus beaucoup moins cher que 01A, à 5- $ 7 $ pièce.
Les relais et lampes télégraphiques peuvent être remplacés par des lampes néon NE-2 bon marché. Ils doivent être connectés entre les plaques 6J5 et les batteries pour qu'elles brillent lorsque la lampe ne conduit pas et s'éteignent lorsqu'elle conduit, abaissant la tension de la plaque. Veuillez noter que 6J5 sont des lampes à incandescence indirectes, la cathode doit donc être mise à la terre et 6 V séparément appliquées à la lueur, contrairement au circuit d'origine.
Le choix d'une batterie pour le courant de polarisation nécessitera de l'expérimentation, et pour le 6J5, il aura très probablement besoin de moins que le 63 V utilisé pour le 01A. Quant aux résistances utilisées, leurs valeurs doivent être considérées comme approximatives, et pour la combinaison exacte des trois paires il faudra faire quelques efforts.