Tutarlı - Coherer

Guglielmo Marconi tarafından tasarlanan daha uyumlu metal talaşlar .

Dalga reseptörü radyo sinyali ilkel bir biçimi oldu detektör ilk kullanılan radyo alıcıları sırasında kablosuz telgraf , 20. yüzyılın başında dönemin. Radyoda kullanımı, Fransız fizikçi Édouard Branly'nin 1890 bulgularına dayanıyordu ve sonraki on yıl boyunca diğer fizikçiler ve mucitler tarafından uyarlandı. Cihaz, aralarındaki boşlukta gevşek metal dolgular ile küçük bir mesafe aralıklı iki elektrot içeren bir tüp veya kapsülden oluşur . Cihaza bir radyo frekansı sinyali uygulandığında, metal parçacıklar birbirine yapışacak veya " birleşecek ", bu da cihazın başlangıçtaki yüksek direncini azaltacak ve böylece içinden çok daha büyük bir doğru akımın akmasına izin verecektir . Bir alıcıda, akım, alınan sinyalin kaydını yapmak için bir zili veya bir Mors kağıt kayıt cihazını etkinleştirir. Kohererdeki metal dolgular, sinyal (darbe) sona erdikten sonra iletken kaldı, böylece her bir sinyal alındığında, bir elektromıknatıs tarafından çalıştırılan bir klape ile vurarak kohererin "koherinin çözülmesi" gerekti, böylece koherer orijinaline geri yüklendi. durum. Tutarlılar, daha hassas elektrolitik ve kristal dedektörler ile değiştirildikleri 1907 yılına kadar yaygın olarak kullanılmaya devam ettiler .

Tarih

Elektrik veya elektrik kıvılcımlarının varlığında parçacıkların veya metal talaşların davranışı, Édouard Branly'nin 1890 tarihli makalesinden çok önce ve hatta elektromanyetizma teorisinin kanıtı bulunmadan önce birçok deneyde fark edildi . 1835'te İsveçli bilim adamı Peter Samuel Munk , bir Leyden kavanozundan kıvılcım boşalması varlığında metal dolguların karışımında bir direnç değişikliği fark etti. 1850'de Pierre Guitard , tozlu havaya elektrik verildiğinde parçacıkların teller şeklinde toplanma eğiliminde olduğunu buldu. Parçacıkların elektriğe tepki gösterebileceği fikri, İngiliz mühendis Samuel Alfred Varley'nin 1866'da , bir odaya uzanan iki metal sivri uçlu bir tahta parçasından oluşan telgraf hatlarına bağlı bir paratoner olan yıldırım köprüsünde kullanıldı . Boşluk, düşük voltajlı telgraf sinyallerinin geçmesine izin vermeyecek, ancak yüksek voltajlı bir yıldırım çarpmasını gerçekleştirecek ve topraklayacak olan toz karbonla doluydu. 1879'da Galli bilim adamı David Edward Hughes , geliştirmekte olduğu bir mikrofondaki metalik granüllerin yanı sıra bir karbon çubuk ve iki karbon blok arasındaki gevşek temasların yakındaki bir cihazda üretilen kıvılcımlara tepki verdiğini keşfetti. İtalya'daki Temistocle Calzecchi-Onesti , Fermo / Monterubbiano'da ince metalik filmlerin ve metal parçacıkların direncindeki anormal değişimi incelemeye başladı . İki pirinç levha arasındaki bakır talaşların, onlara voltaj uyguladığında birbirine yapışarak iletken hale geleceğini buldu. Ayrıca, diğer metal talaş türlerinin, uzaktan meydana gelen elektrik kıvılcımlarına aynı tepkiyi vereceğini buldu, bu fenomen, yıldırım çarpmalarını tespit etmek için kullanılabileceğini düşündü. Calzecchi-Onesti'nin makaleleri 1884, 1885 ve 1886'da il Nuovo Cimento'da yayınlandı.

Branly'nin demir tozlarıyla dolu elektrik devresi tüpü (daha sonra "tutarlayıcı" olarak adlandırılır)

1890'da Fransız fizikçi Édouard Branly , bir Fransız Dergisi'nde Farklı Elektrik Koşullarında Cisimlerin Direncindeki Değişiklikler Üzerine'yi yayınladı ve burada dakika elektrik yüklerinin metal ve birçok metal talaşı türü üzerindeki etkisine ilişkin kapsamlı araştırmasını anlattı. Bir tür devrede, talaşlar iki metal plaka arasında tutulan bir cam veya ebonit tüpe yerleştirildi. Devrenin çevresinde bir elektrik boşalması meydana geldiğinde, takılı galvanometre iğnesinde büyük bir sapma görüldü . Tüpteki talaşların, tüp 20 metre uzaktaki başka bir odaya yerleştirildiğinde bile elektrik boşalmasına tepki vereceğini kaydetti. Branly, "kusurlu" metal temas noktalarına dayanan bu cihazların pek çok türünü tasarlamaya devam etti. Branly'nin eğeleme tüpü 1892'de İngiltere'de Dr. Dawson Turner tarafından British Association'ın Edinburgh'daki bir toplantısında tarif edildiğinde ortaya çıktı. İskoç elektrik mühendisi ve astronom George Forbes , Branly'nin talaş tüpünün, Alman fizikçi Heinrich Hertz (daha sonra radyo dalgaları olarak anılacaktır ) tarafından varlığı kanıtlanmış bir tür hava kaynaklı elektromanyetik radyasyon olan Hertz dalgalarının varlığında reaksiyona girebileceğini öne sürdü .

Marconi'nin 1896 tutarlı alıcısı, Oxford Bilim Tarihi Müzesi , İngiltere. Tutarlı, arkasında dekoherer mekanizması ile sağdadır. Röle, kohereri kontaklarından gelen RF gürültüsünden korumak için silindirik metal kapta (ortada) bulunur .

1893'te fizikçi WB Croft, Londra'daki Fizik Topluluğu toplantısında Branly'nin deneylerini sergiledi. Croft ve diğerleri için Branly tüpündeki talaşların kıvılcımlara mı yoksa kıvılcımlardan gelen ışığa mı tepki verdiği belirsizdi. George Minchin, Branly tüpünün Hertz dalgalarına güneş pilinin yaptığı gibi tepki verebileceğini fark etti ve " Metalik Tozlar İçeren Filmler Üzerinde Elektromanyetik Radyasyonun Etkisi " makalesini yazdı . Bu makaleler, bunu çok daha gelişmiş bir Hertzian dalga dedektörü inşa etmenin bir yolu olarak gören İngiliz fizikçi Oliver Lodge tarafından okundu . 1 Haziran 1894'te, Heinrich Hertz'in ölümünden birkaç ay sonra, Oliver Lodge, Hertz hakkında bir anma konferansı verdi ve burada "Hertz dalgalarının" (radyo) özelliklerini, bunların gelişmiş bir versiyonunu kullanarak kısa bir mesafe üzerinden iletmek de dahil olmak üzere gösterdi. Branly'nin, Lodge'un "tutarlayıcı" olarak adlandırdığı talaş tüpü dedektör olarak. Mayıs 1895'te, Lodge'un gösterilerini okuduktan sonra, Rus fizikçi Alexander Popov , bir bağdaştırıcı kullanarak "Hertz dalgası" (radyo dalgası) tabanlı bir yıldırım dedektörü yaptı. Aynı yıl, İtalyan mucit Guglielmo Marconi , bir bağdaştırıcıya dayalı Hertz dalgalarını (radyo) kullanan bir kablosuz telgraf sistemi gösterdi.

Tutarlı, alıcılarda 1907 civarında daha basit ve daha hassas elektrolitik ve kristal dedektörler tarafından değiştirildi ve modası geçti.

Koherer'in modern zamanlarda küçük bir kullanımı, 1957'den itibaren Radicon adı verilen bir dizi radyo kontrollü (RC) oyuncakta bir kıvılcım aralığı vericisi ve bağdaştırıcı tabanlı alıcı kullanan Japon teneke oyuncak üreticisi Matsudaya Toy Co. tarafından yapıldı. Radyo Kontrollü oyuncaklar için kısaltma. Aynı RC sistemini kullanan birkaç farklı tip, bir Radicon Boat (çok nadir), Radicon Oldsmobile Car (nadir) ve bir Radicon Bus (en popüler) dahil olmak üzere ticari olarak satıldı.

Operasyon

Alınan kodu bir Mors kağıt teyp kaydedicisine kaydeden, uyumlu bir alıcının devresi.

Genlik (güç) bir sürekli radyo frekansı, iletmek Modern AM radyo istasyonları aksine modüle bir tarafından ses sinyaline, ilk radyo vericileri tarafından iletilen bilgiler kablosuz telgraf ( telsiz telgraf ), verici ve kapalıydı ( açma-kapama anahtarlama ) modüle edilmemiş taşıyıcı dalga sinyalinin farklı uzunluktaki darbeleri , "noktalar" ve "tire", metin mesajlarını Mors kodunda heceleyerek üretmek için . Sonuç olarak, erken radyo alıcı aygıtın yalnızca radyo sinyalinin varlığını veya yokluğunu algılaması gerekiyordu, onu sese dönüştürmek değil. Bunu yapan cihaza dedektör adı verildi . Tutarlı, radyonun ilk günlerinde denenen birçok dedektör cihazının en başarılısıydı.

Tutkalın çalışması, elektriksel temas direnci olgusuna dayanmaktadır . Özellikle metal parçacıklar birbirine yapıştığından (birbirine yapıştığında), radyo frekansı elektriğine maruz kaldıktan sonra elektriği çok daha iyi iletirler . Antenden gelen radyo sinyali, doğrudan koherer elektrotlarına uygulandı. Bir "nokta" veya "tire" den gelen radyo sinyali geldiğinde, bağdaştırıcı iletken hale gelirdi. Tutarlı elektrotlar ayrıca , sinyali kaydetmek için kulaklıklarda veya bir telgraf sireninde bir "klik" sesi veya bir kağıt bant üzerinde bir işaret oluşturan bir pille çalışan bir DC devresine bağlandı . Ne yazık ki, bağdaştırıcının elektrik direncindeki azalma , radyo sinyali kaldırıldıktan sonra da devam etti. Bu bir sorundu çünkü bağdaştırıcının bir sonraki "nokta" veya "tire"yi almaya hemen hazır olması gerekiyordu. Bu nedenle, bir decoherer mekanizması mekanik, yüksek dirençli bir durum için sıfırlamak için partiküllerin rahatsız edici, dalga reseptörü dokunun ilave edildi.

Parçacıkların radyo dalgalarıyla tutarlılığı, bugün bile iyi anlaşılmayan belirsiz bir olgudur. Parçacık bağlayıcılarla yapılan son deneyler, parçacıkların parçacıklar arasındaki küçük temas alanı boyunca akan radyo frekansı elektriğinin neden olduğu bir mikro kaynak olayıyla birleştiği hipotezini doğrulamış görünüyor . Sözde "kusurlu temas" coherers altında yatan ilke, tam olarak anlaşılamamıştır, fakat bir tür içerebilir tünel bir yük taşıyıcı iletkeni arasında mükemmel olmayan bir birleşme yeri boyunca.

Uygulama

Marconi tarafından geliştirilen bağdaştırıcı, terminallere bağlı, birkaç milimetre aralıklı iki eğimli elektrot (siyah) arasına yerleştirilmiş metal talaşlardan (noktalardan) oluşuyordu.

Pratik alıcılarda kullanılan koherer , genellikle kısmen gümüş ve kısmen nikel olan keskin kesilmiş metal talaşlarla yaklaşık yarısı doldurulmuş , bazen boşaltılmış bir cam tüptü . Gümüş elektrotlar her iki uçtaki metal parçacıklarla temas etti. Bazı bağdaştırıcılarda, elektrotlar eğimlidir, böylece talaşların kapladığı boşluğun genişliği, borunun uzun ekseni etrafında döndürülmesiyle değiştirilebilir, böylece hassasiyeti mevcut koşullara göre ayarlanır.

Çalışmada, bağdaştırıcı iki ayrı elektrik devresine dahil edilmiştir. Biri, aşağıdaki ayarlanmamış alıcı devre şemasında gösterilen anten-toprak devresidir. Diğeri ise şemada B1 pili ve R rölesini içeren pil-siren röle devresidir . Anten-toprak devresinden gelen bir radyo sinyali, bağdaştırıcıyı "açar", pil-siren devresinde akım akışını sağlayarak siren S'yi etkinleştirir . Bobinler, L , RF sinyal gücünün röle devresinden sızmasını önlemek için RF bobinleri gibi davranır .

Tutarlı bir dedektör (C) kullanan bir radyo alıcı devresi . "Tapper" (koher çözücü) gösterilmez.

Birleştiricinin A elektrotu ( soldaki şemada C ) antene , diğer elektrot B ise toprağa bağlanır . Bir pil , B1 , ve bir röle, R 'den oluşan bir seri kombinasyon da iki elektrota bağlanmıştır. Bir kıvılcım aralığı vericisinden gelen sinyal alındığında, talaşlar birbirine yapışma eğilimi gösterir , bu da kohererin direncini azaltır. Ne zaman dalga reseptörü davranışlarda daha iyi, pil B1 etkinleştirmek röle için dalga reseptörü yoluyla temini yeterli akım R pil bağlanır B2 için siren telgraf S bir tık sesi vererek. Bazı uygulamalarda, zayıf sinyallere karşı çok daha hassas olan telgraf sireninin veya sinyalin noktalarını ve çizgilerini kağıt bant üzerine kaydeden bir Mors kaydedicinin yerini bir çift kulaklık aldı.

1904 civarında erken radyo araştırmacısı Emile Guarini tarafından inşa edilen elektromıknatısla çalışan "kılavuzlu" (koher çözücü) bir bağdaştırıcı.

Sinyalin kaldırılmasından sonra talaşların birbirine yapışması ve davranmaya devam etmesi sorunu, her bir sinyalin gelmesinden sonra bağdaştırıcıya dokunulması veya sallanması, talaşların sallanması ve bağdaştırıcının direncinin orijinal değerine yükseltilmesi ile çözüldü. Bu aygıta dekoherer deniyordu . Bu işlem, cihazın 'dekohering' olarak adlandırıldı ve bu bileşenin popüler kullanımının ömrü boyunca birçok yeniliğe tabi tutuldu. Örneğin Tesla , tüpün kendi ekseni boyunca sürekli olarak döndüğü bir bağdaştırıcı icat etti.

Daha sonraki pratik alıcılarda , kod çözücü, koherer akımının kendisi tarafından desteklenen bir elektromıknatıs tarafından çalıştırılan, elektrikli bir zile benzer bir tokmağıydı. Radyo dalgası bağdaştırıcıyı açtığında, pilden gelen DC akımı elektromıknatısın içinden geçerek, bağdaştırıcıya bir musluk vermek için kolu çeker. Bu, bağdaştırıcıyı iletken olmayan duruma döndürdü, elektromıknatıs akımını kapattı ve kol geri fırladı. Radyo sinyali hala mevcutsa, bağdaştırıcı hemen tekrar açılır, tokmağı çekerek başka bir dokunuş verir ve bu da onu tekrar kapatır. Sonuç, radyo sinyalinin açık olduğu süre boyunca, Mors kodu sinyalinin "noktaları" ve "tireleri" sırasında tokmağın sürekli "titremesi" idi.

Bir otomatik fren sistemi 1907 yılında patent demiryolu lokomotifleri için, iz boyunca sürekli bir hava çalışan elektrik titreşimleri tespit etmek için bir dalga reseptörü kullanılır. Eğer blok trenin öncesinde işgal edildi salınımları kesildi ve dalga reseptörü, bir röle üzerinden hareket ederek, bir uyarı gösterdi ve frenleri uygulanmıştır.

Kusurlu bağlantı birleştirici

Kusurlu bağlantı tutarlılığı olarak bilinen şeyin çeşitli varyasyonları vardır. Yukarıda talaş birleştirici için önerilen çalışma prensibi (mikro kaynak) bu tip için geçerli olma olasılığı daha düşük olabilir çünkü dekoheringe gerek yoktur. Bu cihazdaki bir demir ve cıva varyasyonu, ilk transatlantik radyo mesajı için Marconi tarafından kullanıldı. Daha eski bir form 1899'da Jagdish Chandra Bose tarafından icat edildi . Cihaz , çok ince bir yalıtkan yağ filmiyle kaplanmış bir cıva havuzu içeren küçük bir metalik kaptan oluşuyordu ; yağın yüzeyinin üzerinde küçük bir demir disk asılıdır. Bir ayar vidası vasıtasıyla diskin alt kenarı, yağ tabakasını delmeyecek kadar küçük bir basınçla yağ kaplı cıvaya değecek şekilde yapılır. Çalışma prensibi iyi anlaşılmamıştır. Tespit eylemi, radyo frekansı sinyali bir şekilde yağın yalıtkan filmini parçalayarak, cihazın iletim yapmasına izin vererek, alıcı sirenini seri olarak çalıştırdığında gerçekleşir. Bu bağdaştırıcı biçimi kendi kendini onarır ve uyumsuzlaştırmaya ihtiyaç duymaz.

1899'da Bose , Londra'daki Royal Society'de sunulan bir bildiride " telefon dedektörlü demir-cıva-demir bağdaştırıcı "nın geliştirildiğini duyurdu . Ayrıca daha sonra , belirli bir elektromanyetik alıcı için ABD Patenti 755,840 , " Elektriksel bozulmalar için dedektör " (1904) aldı .

Antikoherer

Tutarlılık sınırlamaları

Eşik voltaj dedektörleri oldukları için, bağdaştırıcılar, kıvılcım aralığı vericilerinin darbeli sinyalleri ile diğer darbeli elektriksel gürültü arasında ayrım yapmakta zorlandılar :

Bu cihaz [tutarlayıcı] harika olarak lanse edildi ve harika bir şekilde düzensiz ve kötüydü. Gerektiğinde çalışmaz, olmaması gerektiğinde fazla mesai yapar.

-  Robert Marriott

Hepsi tutarlı ağa gelen balıklardı ve kayıt cihazı, meşru sinyaller, statik bozulmalar, birkaç blok ötede kayan bir araba ve hatta binadaki ışıkların açılıp kapanması için nokta ve tire kombinasyonlarını oldukça tarafsız bir şekilde yazdı. Kasetin çevirisi sıklıkla parlak bir hayal gücü gerektiriyordu

—  Greenleaf Whittier Pickard

Tutarlılar da uyum sağlama konusunda titizdiler ve çok hassas değillerdi. Başka bir sorun, hantal mekanik "koşul çözme" mekanizması nedeniyle, bağdaştırıcının Mors kodunun dakikada 12 - 15 kelimelik bir alma hızıyla sınırlı olması, telgraf operatörlerinin 50 WPM oranlarında ve kağıt bant makinelerinin de 50 WPM hızında gönderebilmesiydi. 100 WPM.

Gelecek için daha da önemlisi, bağdaştırıcı AM (radyo) yayınlarını algılayamadı . Radyo dalgalarının varlığını veya yokluğunu kaydeden basit bir anahtar olarak, bağdaştırıcı , kablosuz telgraf vericilerinin açma-kapama anahtarlamasını algılayabiliyordu, ancak daha önce denenmeye başlanan AM radyotelefon sinyallerinin dalga biçimlerini düzeltemiyor veya demodüle edemiyordu . 20. yüzyılın ilk yılları. Bu sorun, arıtma kabiliyeti ile çözüldü , sıcak tel barretter ve elektrolitik detektör tarafından geliştirilen, Reginald Fessenden ile ikame edilmiştir 1902 Bu çevresinde kristal detektörü 1907 civarında, ve daha sonra yaklaşık 1912-1918 tarafından vakum tüpü gibi teknolojiler , John Ambrose Fleming ' s termiyonik diyodu ve Lee De Forest sitesindeki Audion ( triyot ) tüp.

Édouard Branly tarafından tasarlanan ilk bağdaştırıcılardan biri. Yardımcısı tarafından yaptırılmıştır.
1899'da Branly tarafından tasarlanan bir "top" bağdaştırıcı. Bu kusurlu temas tipi, iki elektrot arasına yerleştirilmiş bir dizi hafifçe dokunan metal bilyeye sahipti.
1902'de Branly tarafından inşa edilen bir diğer kusurlu temas tipi olan tripod bağdaştırıcı. Çoğu bağdaştırıcı, radyo dalgalarının varlığında bir pilden DC akımı açan "anahtarlar" olarak işlev görse de, bu, ilk doğrultucu ( diyot ) dedektörlerden biri olabilir , çünkü Branly, pil olmadan bir DC akımı üretebileceğini bildirdi.
Branly tarafından yapılan başka bir tripod dedektörü

Ayrıca bakınız

daha fazla okuma

  • Phillips, Vivian J. (1980). Erken Radyo Dalgası Dedektörleri . Londra: Enst. Elektrik Mühendisleri. ISBN'si 0906048249.. Vakum tüpünün geliştirilmesine kadar pek çok sıra dışı koherer türüyle birlikte radyo dedektörlerinin kapsamlı bir açıklaması.
  • Manşet, Thomas Mark (1993). Tutarlılar, bir inceleme. Philadelphia, PA, Temple Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi. 1800'lerden 1993'e kadar bağdaştırıcıların ve bağdaştırıcı benzeri davranışların keşfi ve gelişiminin, 1950'lerde, o zamanlar yeni dijital bilgisayar alanında bağdaştırıcıların kullanılmasına ilişkin araştırmalar da dahil olmak üzere, teknik tarihsel bir açıklaması. Bu tez, bağlayıcılar ve elektrolitik RF dedektörleri, lazer heterodinlemede kullanılan MOM (Metal-Oksit-Metal) 'diyotları' ve STM (Taramalı Tünelleme Mikroskobu) arasındaki benzerlikleri incelemiştir.

Referanslar

Dış bağlantılar