цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » История вакуумных ламп: ушедшая эпоха


История вакуумных ламп: ушедшая эпоха

Автор: Mike(admin) от 15-12-2020, 23:35

Поищите в сегодняшнем библиотечном каталоге «Вакуумные лампы», и вы увидите коллекцию книг, связанных с гитарами. В настоящее время электронные лампы отодвинуты на нишевый рынок из-за того, что гитаристы предпочитают искаженный звук (дисторшн), обеспечиваемый перегруженным ламповым каскадом с третьими гармониками, а не транзисторными усилителями.


История вакуумных ламп: ушедшая эпоха

Однако однажды было время, когда лампы были передовыми технологиями, позволившими изобрести радары, радио, телевидение и компьютеры.


Физический эффект электронных ламп был впервые замечен Эдисоном еще до того, как появился термин «электрон». Ранние лампочки состояли из одного провода (называемого нитью накала), который светился, когда через него пропускалось электричество. В 1882 году, экспериментируя над улучшением нити накала своей лампочки, Эдисон увидел, что вставка дополнительного провода в лампочку позволяет управлять током через провод, включая и выключая лампочку. Количество положительного напряжения, приложенного к проводу, контролировало ток.


Лампа с углеродной нитью из лаборатории Эдисона в Менло-Парке

Патент США № 307031 на электрический индикатор был выдан Эдисону в ноябре 1883 года. Открытый эффект был назван эффектом Эдисона, который сегодня известен как термоэлектронная эмиссия, потому что термоэмиссионный материал (тот, который излучает электроны при нагревании) был использован в нити. Нагретая нить накала вызвала испускание электронов. Ранние лампы имитировали конфигурацию Эдисона, в которой использовался стеклянный корпус, нить накала для подачи электронов и анод или пластина, работающие с положительным электрическим зарядом для их сбора.


В 1904 году Дж. А. Флеминг изготовил первый диод. Названные по количеству проводов, диоды (два электрода) использовались в качестве ключа. Лампы этого типа также назывались термоэмиссионными клапанами, поскольку результаты их работы имитировали механические клапаны, которые использовались в то время.


Диод контролировал односторонний поток тока и использовался в приемниках с амплитудной модуляцией, но не имел усиления и не мог усиливать обнаруженные сигналы. Этот тип эмиттера с прямым нагревом уступил место лампам с отдельным катодом для подачи электронов, которые называются косвенно нагреваемыми. Материалы нити/катода определяют рабочие напряжения, необходимые для испускания электронов.


Развитие технологии и производства ламп, увеличение количества проводов / коллекторов / контроллеров для питания триодов, тетродов, пентодов дало то, что каждая конфигурация преодолевала недостатки предыдущих предложений и обеспечивала улучшения для обработки сигналов и усиления. Лампы нашли применение в приложениях работы с сигналами, где использовалось относительно более низкое напряжение, и в силовых приложениях, где напряжения были больше. Покрытие из оксида бария или стронция использовалось, когда анод работал при напряжении менее 400 вольт. При более высоких напряжениях эти эмиттеры подвергались повреждениям, поэтому использовался обычный вольфрам или торированный вольфрам. В силовых приложениях эти материалы могут выдерживать температуры до 2400 градусов Цельсия.


Специализированные лампы, такие как электронно-лучевые трубки, использовались в телевизионных приемниках, радарах, компьютерных системах и дисплеях управления огнем. Фототрубки преобразовывали световую энергию в электрическую. Из-за сложности изготовления ламп не каждый производитель делал все типы ламп. Компании того времени разделили рынок: Sylvania производила один тип, RCA – другой. Некоторые из них показаны на следующем рисунке.


Ассортимент вакуумных ламп

При проектировании электронных ламп инженеры вручную сверялись с графиками рабочих характеристик, как показано на следующем рисунке.


График рабочих характеристик

Эти графики показывают изменения тока пластины/напряжения пластины устройства в диапазоне рабочих напряжений. Лампы во время работы нагреваются, и их характеристики меняются, поэтому необходимо учитывать ряд условий. Сравнивались различные характеристики устройства, чтобы найти правильное сочетание напряжения/тока пластины, мощности накала и необходимого сопротивления.


Телевизоры 1950-х и 1960-х годов требовали высокого напряжения для работы кинескопа. Черно-белый телевизор требовал около 17000 В. Цветные телевизоры потребляли 33000 В. При таких напряжениях кажется странным, что владельцы считали лампы заменяемыми. В конце концов, у используемых коммерческих устройств был обученный обслуживающий персонал. Тем не менее, например, в США за эти годы замены были доступны почти на всех типах торговых точек: заправочных станциях, продуктовых магазинах, магазинах бытовой техники.


Проблемы с лампами было легко устранить. Если устройство работало некорректно, проблемная лампа не «светилась», в то время как остальные трубки горели. Затем снимали лампу, шли на ближайшую заправочную станцию, проверяли ее на их тестере, брали замену, чтобы вставить обратно в устройство. Также было много местных малых предприятий по ремонту радиоприемников и телевизоров; у них были служебные грузовики, которые приезжали домой, чтобы починить телевизор.


Телевизоры, в частности, сильно нагружали электронные лампы, и частота отказов была высокой; служебные грузовики были обычным явлением в 1950-х годах. Эти предприятия сейчас практически исчезли. Для тестирования сомнительных ламп были доступны как личные, так и коммерческие тестеры. На следующем рисунке показан коммерческий тестер для ламп, который мог стоять в магазине бытовой техники, и портативный тестер, который мог использоваться в мастерской по ремонту телевизоров.


Коммерческий тестер (слева) и портативный тестер, используемые в мастерских по ремонту

Простота обслуживания говорит о конструкции бытовых устройств того времени. Сетевой шнур крепился к задней крышке телевизора, что позволяло легко его отсоединить. Сменные лампы были отделены от областей высокого напряжения. Такое отношение было частью эпохи, периода после Второй мировой войны, когда люди вернулись из режима жесткой экономии, навязанной войной. Люди обслуживали и заменяли компоненты на своих автомобилях; они ожидали, что им будут предоставлены средства для обслуживания и замены компонентов их электрических устройств. Одним из аспектов этого является то, что экономика была другой, как и производственная среда. Сегодня более экономично заменить оборудование, чем найти кого-то, кто сможет с ним поработать и заменить неисправный компонент.


Хотя лампы служили усилителями, используемыми в радио, радарах, телевидении и компьютерах, у них был недостаток в том, что они легко повреждались вибрациями и ударами. Им нужно было много энергии для нагрева. И уж точно они не были такими портативными. Устройства, питаемые от ламп, не всегда были стабильными. Оборудование также перегревалось, изменяя характеристики сигнала. У полупроводниковых компонентов не было ни одной из этих проблем. К 1959 году полупроводниковые компоненты доказали свою надежность и эффективность. Когда они стали широко доступны, ламповые системы были заменены твердотельным оборудованием.


Спрос на электронные лампы быстро упал. Технология, на распространение которой ушли десятилетия, устарела в течение нескольких лет. Полупроводники, а за ними и интегральные схемы, изменили рынки электроники. Сегодня специализированные лампы все еще производятся и по-прежнему находят свое место в определенных областях применения вроде гитарных усилителей.




© digitrode.ru


Теги: вакуумная лампа




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий