|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Телебачення. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Телебачення - комплекс пристроїв для передачі зображення, що рухається, і звуку на відстань. В побуті використовується також для позначення організацій, які займаються виробництвом та розповсюдженням телевізійних програм. Разом із радіомовленням є найбільш масовим засобом поширення інформації (політичної, культурної, науково-пізнавальної чи навчальної), а також одним із основних засобів зв'язку.
Телебачення є, можливо, одним із найчудовіших винаходів XX століття і нарівні з автомобілем, літаком, комп'ютером, ядерним реактором заслуговує права на епітети "найбільше", "найголовніше", "чудове" і "неймовірне". Воно настільки глибоко проникло зараз у всі сфери нашого буття, настільки тісно пов'язане з життям кожної людини, що без телевізійного екрану вже неможливо уявити ні сучасну техніку, ні сучасну цивілізацію. Як і будь-який складний технічний витвір, телебачення з'явилося і розвинулося в досконалу систему завдяки зусиллям багатьох і винахідників. У короткому розділі, звичайно, важко розповісти про всіх, хто тією чи іншою мірою доклав свої руки та розум до створення телевізійної техніки. Тому ми зупинимося лише на найважливіших та значних моментах історії її виникнення. Раннім попередником телебачення слід вважати копіювальний телеграф Олександра Бена, на який він отримав патент у 1843 році. Основу відправляючого та приймаючого апаратів складали тут сургучно-металеві пластини, влаштовані особливим чином. Для їх виготовлення Бен брав ізольований дріт, різав його на шматки довжиною 2 см і щільно набивав ними прямокутну раму, так щоб відрізки дроту були паралельні один одному, а їх торці розташовувалися у двох площинах. Потім він заливав рамку рідким сургучем, остуджував і полірував її з обох боків до отримання гладких діелектричних поверхонь із металевими вкрапленнями.
Апарат Бена був придатний для передачі зображень з металевих кліше або металевих друкарських літер. Якщо металеве кліше або друкарський шрифт притискали до однієї зі сторін металозургувальної пластини передавального апарату, то частина дротів виявлялася електрично замкнена між собою і отримувала контакт з ділянкою ланцюга, що підводиться до шрифту та джерела струму. Цей контакт переходив і на кінці тих же дротів із протилежного боку пластини. Одночасно до аналогічної пластини приймального апарату прикладали лист вологого паперу, попередньо просоченого солями калію і натрію, яка була здатна змінювати своє фарбування під дією електричного струму. Дія апарату полягала в тому, що одночасно на передавальної та приймальній станціях приводили в рух маятники із закріпленими на них контактними пір'ям, які ковзали по відполірованій поверхні обох пластин (на передавальному та приймаючому кінці). Тепер розглянемо, що відбувалося в телеграфній лінії за різних положень контактного пера. Коли перо ковзало діелектричною сургучною частиною пластини і металевими вкрапленнями, що не мали контакту з виступами кліше або літер шрифту, тоді ланцюг залишався розімкненим, і струм від батареї в лінію не надходив. Торкання контактним пером торця дроту, з'єднаного зі шрифтом, моментально замикало ланцюг, і струм йшов лінії зв'язку до приймального апарату, викликаючи забарвлення ділянки паперу. Здійснивши чергове вагання, маятники притягувалися електромагнітами і ненадовго зупинялися. За цей час металосургувальні пластини за допомогою годинникового механізму опускалися на невелику, але однакову відстань вниз, щоб при черговому коливанні маятника контактне перо переміщалося по торцях наступного ряду дротів. Таким чином, рельєфне зображення, притиснуте до пластини передавального апарату, точка за точкою, рядок за рядком перетворювалося на елементарні сигнали, які надходили на приймальний пункт телеграфної лінії зв'язку. Тут завдяки електрохімічній дії струму зображення виявлялося на вологому просоченому папері, притисненому до пластини приймального апарату. Цей дотепний винахід уже містив у собі три суттєві ознаки телевізійних систем: 1) розкладання цілісного оригіналу на окремі елементи (точки), які передаються по черзі у суворій послідовності; 2) рядкову розгортку зображення; 3) синхронний рух комутуючих пристроїв на передавальної та приймаючої станціях. Через свою складність і високу ціну копіювальний телеграф не отримав практичного застосування, але в його конструкції вперше було вирішено завдання електричної передачі зображення на велику відстань. Аналогічний апарат Бекуела, створений 1848 року, мав простіший пристрій. Спеціальною фарбою, яка не проводила електричний струм, писали текст або малювали картину на металевій фользі. Потім цією фольгою обтягували циліндр, що обертався за допомогою годинникового механізму. Уздовж циліндра переміщався один-єдиний повзунковий контакт, з'єднаний дротом з таким же повзунком приймального апарату. При обертанні циліндра на станції відправлення повзунок стосувався як відкритої, і ізольованої поверхні фольги. Залежно від цього в ланцюзі був присутній або був відсутній електричний струм, на який реагував хімічно оброблений папір, покладений на циліндр приймача. Нова епоха в історії телебачення розпочалася після відкриття явища фотоефекту. Насамперед отримав застосування внутрішній фотоефект, суть якого полягала в тому, що деякі напівпровідники при їх висвітленні значно змінювали свій електричний опір. Першим цю цікаву здатність напівпровідників наголосив англієць Сміт. У 1873 році він повідомив про зроблені ним досліди з кристалічним селеном (відкритим у 1817 р. шведським хіміком Берцеліусом). У цих дослідах смужки із селену були розкладені у скляні запаяні трубки із платиновими вводами. Трубки поміщали у світлонепроникний ящик із кришкою. У темряві опір смужок селену було досить високим і залишалося дуже стабільним, але як тільки кришка ящика відсувалася, провідність зростала на 15-100%. Простий рух руки над трубками збільшував опір селену на 15-20%. (Пояснення цього цікавого явища було знайдено набагато пізніше, коли було створено квантову теорію світла.
Здатність тієї чи іншої речовини проводити чи проводити струм, як знаємо, залежить від цього, чи є у ньому вільні заряджені частки. У звичайному стані в кристалі селену немає таких заряджених частинок. Але при освітленні фотони світла вибивають із атомів селену частину електронів. Ці електрони вільно переміщаються між вузлами кристалічної решітки напівпровідника так само, як електрони в металі. Таким чином, напівпровідник набуває властивостей провідника і опір його значно зменшується.) Незабаром відкриття Сміта стало широко застосовуватись у телевізійних системах. Відомо, що кожен предмет стає видимим тільки в тому випадку, якщо він висвітлюється або є джерелом світла. Світлі або темні ділянки предмета, що спостерігається, або його зображення відрізняються один від одного різною інтенсивністю відбитого або випромінюваного ними світла. Телебачення якраз і базується на тому, що кожен предмет (якщо не враховувати його кольоровість) можна розглядати як комбінацію великої кількості більш менш світлих і темних точок. Від кожної з цих точок до спостерігача йде світловий потік різної інтенсивності – від світлих точок сильніший, від темних – слабкий. Отже, якби можна було створити такий пристрій, який на передавальної станції перетворювало світлові сигнали падаючого на нього зображення у відповідні електричні імпульси різної сили, а на приймаючій знову перетворювало ці імпульси на світлові сигнали різної інтенсивності, то проблема передачі зображення на відстань була б у Загалом дозволена. Після відкриття внутрішнього фотоефекту стало очевидно, що таким пристроєм, що перетворює, може служити селенова пластина. В 1878 португальський професор фізики Адріано де Пайва в одному з наукових журналів виклав ідею нового пристрою для передачі зображень по проводах. Передавальний пристрій де Пайва був камерою-обскурою, на задній стінці якої була встановлена велика селенова пластина. Різні ділянки цієї пластини мали по-різному змінювати свій опір залежно від освітлення. Втім, де Пайва визнавав, що не знає, як зробити зворотну дію – змусити світитися екран на приймальній станції. В 1880 Пайва випустив брошуру "Електрична телескопія" - першу в історію книгу, спеціально присвячену телебаченню. Тут було дано подальший розвиток ідеї, викладеної за два роки до цього. Отже, зображення, що передається оптичним шляхом проектувалося на пластину з безлічі селенових елементів. Струм від батареї подавався на металевий контакт, який швидко переміщався пластиною. Якщо якийсь сегмент був яскраво освітлений, опір його був невеликим і струм з нього виявлявся сильнішим, ніж той, який знімався з погано освітленого сегмента. В результаті проводами передавалися електричні сигнали різної сили. У приймальному пристрої рух цього контакту синхронно повторювала електрична лампочка, що переміщалася за матовим склом, що горіла то яскраво, то тьмяно в залежності від сили імпульсу струму (тобто від освітленості кожного сегмента селенової пластини). На думку де Пайва, якби вдалося отримати досить швидкий рух контакту і лампочки, то у глядача, що дивився на матове скло, мало створити зорове уявлення про проектований предмет. Як цього досягти, де Пайва не знав. Однак для свого часу це була цікава ідея. У 1881 році французький адвокат Костянтин Сенлек у брошурі "Телектроскоп" описав проект телевізійного пристрою, що складається з двох панелей - передавальної та приймаючої - і з такої ж кількості газорозрядних лампочок. Зображення проектувалося на передавальну матрицю з безлічі селенових елементів, у результаті з кожної з осередків, залежно від її освітлення, знімався струм певної величини. На передавальної та приймаючої станціях розташовувалися з'єднані між собою електричним проводом механічні комутатори, що діяли синхронно. Передавальний комутатор з великою швидкістю замикався послідовно на всі комірки матриці (як би оббігаючи їх рядково) і передавав з кожної їх струм на приймальний комутатор. В результаті на приймальній панелі спалахували лампочки, притому кожна горіла більш-менш інтенсивно, залежно від величини струму, що передається. Сенлек побудував діючу модель свого телектроскопа, але не зміг передати на ньому нічого, крім кількох крапок, що світяться. Слабким місцем перших телевізійних систем залишався механічний комутатор. Справді, для того щоб на сітківці ока спостерігача створився образ зображення, що передається йому, на екрані приймальної станції за одну секунду має змінитися близько десятка миттєвих знімків. Тобто розгортка зображення (час, що витрачається на зняття сигналу з усіх осередків передавальної селенової пластини) мала займати близько 0, 1 секунди. Розгортка за допомогою контакту, що переміщується, придумана ще Беном, для цієї мети явно не годилася. Було запропоновано кілька способів вирішити цю проблему. Нарешті, в 1884 році молодий німецький студент Пауль Ніпков знайшов класичне вирішення проблеми розгорнення картин, що передаються. Головною деталлю пристрою Нипкова був світлонепроникний диск із крихітними отворами біля зовнішнього краю. Відстань між отворами були однакові, проте кожне наступне було зміщено до центру диска величину діаметра отвору.
Передача зображення мала здійснюватися в такий спосіб. Об'єктив проектував на диск зменшене дійсне зображення предмета. З іншого боку диска містилася селенова платівка. Диск приводили за допомогою електродвигуна у дуже швидке обертання. При цьому в кожен момент часу світло на елемент потрапляло тільки через один отвір, що переміщалося по дугоподібній лінії. Спочатку між зображенням і світлочутливою пластинкою проходило верхній отвір, через який на фотоелемент послідовно проектувалася тільки верхня кромка зображення. Коли цей отвір йшов за рамку зображення, з іншого краю рамки рухалося інше, розташоване трохи нижче, і проектувало на фотоелемент наступну смужку (або, як почали говорити пізніше, - "рядок") зображення. Таким чином, за один оберт диска перед фотоелементом проходили по черзі всі ділянки зображення. (Цей процес, що одержав назву "рядкової розгортки зображення", є одним із центральних у системі телебачення. "Диск Нипкова" став першим простим пристроєм, що дозволило здійснити таку розгортку. Протягом наступних п'ятдесяти років він був невід'ємною частиною багатьох телевізійних пристроїв. Далі сигнали від кожного осередку фотоелемента послідовно передавалися дротом на приймальну станцію. Тут цей струм подавався до неонової лампи, яка, відповідно, горіла то яскравіше, то слабше, залежно від сили струму, що передається. Між спостерігачем і лампою містився такий же перфорований диск, як і на станції, що передає, що обертався з ним у суворій синхронності. У кожен момент часу глядач міг спостерігати рядки, що світяться, яскравість елементів яких була пропорційна яскравості таких же елементів на диску передавача. Загалом у пристрої Нипкова були вже всі основні вузли так званого "механічного" телебачення. Перші винахідники телебачення припускали посилати електричні сигнали проводами, але щойно стало розвиватися радіо, з'явилася думка, що це сигнали можна передавати з допомогою електромагнітних хвиль. Вперше цю ідею висунув 15-річний польський гімназист Мечислав Вольфке, який 1898 року подав патентну заявку на перший телевізійний пристрій без проводів. Передавальний пристрій Вольфке був таким самим, як у Ніпкова, тільки сигнали з фотоелемента передавалися тут на первинну обмотку трансформатора, вторинна обмотка якого замикалася на вібратор Герца, що випромінював електромагнітні хвилі. У приймачі струм подавався на неонову лампу, і проекція зображення відбувалася як і, як у Нипкова. Незважаючи на вдалий вирішення проблеми розгортки, ні Ніпкову, ні його послідовникам не вдалося здійснити передачу зображень. Прості фотоелементи, перетворюючи яскравість точки, що передається в електричний сигнал, давали дуже слабкі імпульси струму, який губився в більш-менш протяжній лінії зв'язку. Хоча окремі винахідники зуміли побудувати діючі апарати і передавали з їх допомогою елементарні зображення, технічні засоби, що були в їхньому розпорядженні, не дозволяли винести експерименти за межі лабораторії. Основною перешкодою для подальшого розвитку телебачення була відсутність суттєвого елемента зв'язку – підсилювача сигналів. Тільки після винаходу електронних ламп ця перешкода була подолана. Розвитку телебачення також сприяли нові відкриття у сфері фотоефекту. У 1888 році російський фізик Ульянін виявив цікаве явище - на межі метал-селен при висвітленні її світлом джерела починав вироблятися електричний струм. Ульянін поспішив використати цю властивість і виготовив перший селеновий фотоелемент із тонкою золотою плівкою, що виробляв на світлі слабкий струм. (Цей ефект тепер широко використовується в техніці, наприклад, у сонячних батареях.) Нагадаємо, що до цього було відомо лише один прояв світлочутливих властивостей селену – зміна опору. Тому в ланцюг селенового фотоелемента треба обов'язково включати джерело живлення - зовнішню батарею. Тепер потреба в цьому відпала. Перші практичні телевізійні системи було створено лише XX столітті. У 1923 році Чарльз Дженкінс здійснив передачу нерухомого зображення по радіо з Вашингтона у Філадельфію і Бостон, а в 1925 році йому вдалося передати зображення фігур, що рухаються. Для розгортки Дженкінс застосував диск Нипкова, а для посилення відеосигналу – підсилювач на електронних лампах. У приймачі використовувалася неонова лампа, на яку глядач дивився через отвори іншого диска Нипкова і бачив точки різної яскравості, що розташовувалися точно в такому ж порядку, як і на зображенні, що передається. Для цього приймальний диск обертався з тією ж швидкістю, що й передавальний, роблячи 12,5 обертів за секунду (іншими словами, перед глядачем в одну секунду змінювалося 12, 5 кадрів – достатня швидкість для того, щоб передавати рух). Пізніше швидкість була збільшена до 25 кадрів за секунду. Успішних результатів було досягнуто й у Англії. 1928 року шотландець Джон Берд заснував першу в Європі акціонерну телевізійну компанію і почав досвідчені передачі через радіостанцію, розташовану в Лондоні. Його фірма налагодила випуск перших механічних телевізорів. Зображення у них розгорталося на 30 рядків. Широка публіка спочатку із захопленням поставилася до нового винаходу. Глядачі були поблажливими навіть до того, що зображення в їхніх телевізорах часто виявлялося темним, нечітким та розпливчастим. Втім, з роками ентузіазм вщух. Виявилося, що отримати хороше, чітке зображення у механічному телебаченні взагалі неможливо. (Підраховано, що для цього диск Нипкова повинен мати розгортку на 600 рядків з діаметром отвору близько 0, 1 мм. При цьому діаметр самого диска досягне 28 м. При обертанні з необхідною швидкістю він неминуче розлетиться під дією відцентрових сил.) Хоча у багатьох великих містах (у тому числі в Москві та Ленінграді) існували свої телевізійні студії, а десятки тисяч людей мали у себе вдома телевізори, широкого поширення механічне телебачення не отримало і врешті-решт повсюдно поступилося першістю електронному телебаченню, про яке тепер і йтиметься. Епоха електронного телебачення розпочалася з винаходу електронно-променевої трубки. Прообразом електронної трубки була газорозрядна лампа, винайдена в 1856 німецьким склодувом Гейслером, який навчився вплавляти в скляну колбу платинові електроди і створив перші газонаповнені трубки. Зараз газорозрядні лампи поширені всюди, і пристрій добре відомо: по обидва боки скляної трубки, наповненої яким-небудь газом, поміщають два електроди. Коли ці електроди подається напруга від сильного джерела струму, з-поміж них виникає електричне полі. У цьому полі молекули газу іонізуються (втрачають свої електрони) і перетворюються на заряджені частинки. Через війну через трубку відбувається електричний розряд, під впливом якого газ починає яскраво світитися. Це явище одразу зацікавило багатьох вчених. До них належав і боннський професор Плюккер, для якого Гейслер спеціально виготовляв запаяні трубки з різними сумішами газів. У 1858 році Плюккер зауважив, що при пропусканні електричного струму скло поблизу катода світиться якось особливо, не так, як в інших частинах лампи. Вивчивши цей ефект, Плюккер дійшов висновку, що поблизу катода при електричному розряді виникає якесь випромінювання, яке він назвав "катодним". У 1869 році німецький фізик Гітторф відкрив, що катодні промені здатні відхилятися під дією магнітного поля. В 1879 англійський фізик Вільям Крукс провів фундаментальне дослідження катодних променів і дійшов висновку, що з поверхні катода при його нагріванні випускається потік якихось частинок. (У 1897 р. англійський фізик Томсон довів, що катодні промені є потоком заряджених частинок - електронів.) Для своїх дослідів Крукс створив спеціальну трубку, яка була першою в історії катодно-променевою трубкою.
До речі, Крукс відкрив, що деякі речовини (вони отримали назву люмінофорів) починають світитися при бомбардуванні їх катодними променями. У 1894 році Ленард встановив, що світіння люмінофорів тим сильніше, чим сильніший катодний струм. В 1895 професор Страсбурського університету Карл Браун на основі трубки Крукса створив катодну (електронну) осцилографічну трубку, призначену для дослідження різних електричних струмів.
У трубці Брауна катод був покритий діафрагмою - екраном з невеликим отвором, у результаті з катода випускався не широкий пучок, як у дослідах Крукса, а вузький промінь. Зовні скляної колби містилася котушка, на яку подавався досліджуваний струм. Цей струм, проходячи через котушку, створював навколо змінне магнітне поле, яке відхиляло катодний промінь у вертикальній площині. Екраном служила скляна пластинка, вкрита катодом люмінофором. Промінь проходив через діафрагму і створював на екрані невелику пляму, що світилася. Під дією магнітного поля, що відхиляє, промінь починав коливатися і викреслював на екрані вертикальну лінію, яка відзначала максимальне і мінімальне значення досліджуваного струму. За допомогою дзеркальця ця лінія, що світиться, відкидалася на зовнішній екран. Дещо пізніше, в 1902 році, російський учений Петровський удосконалив трубку Брауна, запропонувавши використовувати другу котушку для відхилення електронного променя також у горизонтальній площині. Тепер, подаючи відповідні сигнали, можна було змусити промінь оббігати весь екран. 1903 року німецький фізик Венельт зробив ще одне вдосконалення - він ввів у трубку циліндричний електрод, заряджений негативно. Змінюючи силу заряду на цьому електроді, можна було посилювати або послаблювати електронний потік з катода, роблячи точку на екрані то яскравішою, то тьмянішою. У 1907 році Леонід Мандельштам запропонував для керування променем у трубці Брауна використовувати дві системи відхиляючих пластин, на які подавалася пилкоподібна напруга. Завдяки цьому електронний промінь став викреслювати на екрані так званий растр - рядки, що світяться, які розташовувалися одна під одною від верхньої кромки екрана до самої нижньої. Відбувалося це так. На шляху електронного променя в трубці поміщалися дві вертикально розташовані пластини, на які, як уже говорилося, подавалася змінна напруга пилкоподібної форми, що створюється спеціальним генератором. Коли ця напруга дорівнювала 0, електронний промінь займав на екрані деяке початкове положення. Потім, після того, як позитивна пластина починала з певною швидкістю заряджатися, електрони відхилялися до неї і кінець променя рухався по екрану. Це пересування тривало доти, доки напруга позитивної платівки не досягала максимуму. Після цього напруга швидко зменшувалась, і електронний промінь швидко повертався у вихідне положення. Потім усе повторювалося спочатку. Одночасно промінь робив коливання у вертикальній площині. Для відхилення по вертикалі призначалася друга пара пластин. Легко бачити, що якщо частота пилкоподібної напруги, що додається до вертикальних пластин, була в 10 разів більша за ту, яка додавалася до горизонтальних, то за час, що відповідає одному кадру, промінь встигав утворити 10 рядків. Замість змінного електричного поля можна було використовувати змінне магнітне, яке створюється двома котушками. Всі ці відкриття та винаходи заклали фундаментальні засади електронного телебачення. Першим, хто запропонував застосувати електронно-променеву трубку для телевізійної передачі, був російський фізик Борис Розінг. У 1907 він отримав патент на спосіб електричної передачі зображення на відстань.
Для рядкової розгортки зображення Розінг використовував два дзеркальні барабани, що являли собою багатогранні призми з плоскими дзеркалами. Кожне дзеркало було трохи нахилено до осі призми, і кут нахилу поступово зростав від дзеркала до дзеркала. При обертанні барабанів світлові промені, що йдуть від різних елементів зображення, що відтворювалися, відображалися послідовно дзеркальними гранями і по черзі (построчно) потрапляли на фотоелемент. Струм із фотоелемента передавався на пластини конденсатора. Залежно від величини струму, що подається між ними проходило більшу або меншу кількість електронів, що дозволяло змінювати яскравість освітлення відповідних точок люмінесцентного екрану. (Електричне поле всередині конденсатора при зміні напруги сигналу відхиляло промінь по вертикалі, внаслідок чого змінювалася кількість електронів, що потрапляли на екран через отвір діафрагми.)
Таким чином, трубка заміняла відразу два вузли колишніх механічних систем розгортання (наприклад, диск Нипкова) і джерело світла (наприклад, газосвітлу лампу). Дві взаємно перпендикулярні котушки керували рухом променя таким чином, що він викреслював растр (починав рух з верхнього лівого кута екрану і закінчував у правому кутку, потім швидко повертався на лівий край, опускався трохи вниз і розгортав другий рядок). Рух променя і обертання дзеркальних барабанів було суворо синхронізовано між собою, так що проходження кожної проектованої грані повз фотоелемент відповідало проходженню одного рядка проецірующего променя. На проходження всього екрану промінь витрачав близько 0 секунди. Завдяки цьому малюнок променя сприймався оком як цілісне зображення. Після довгих і наполегливих дослідів зі своєю недосконалою апаратурою Розінг зумів отримати перше зображення - яскраво освітлених ґрат - на екрані свого приймача. Це зображення складалося із чотирьох смуг. Коли закривали одне з отворів решітки, відповідна смуга на екрані зникала. ТБ міг передавати зображення простих геометричних фігур, а також рух руки. Повідомлення про винахід Розінга були надруковані в технічних журналах США, Японії та Німеччини та мали великий вплив на подальший розвиток телебачення. Хоча Розінг належить слава родоначальника електронного телебачення, його телевізійна система ще не була повністю електронною - зйомка і передача зображення проводилися за допомогою механічного пристрою - дзеркальних барабанів. Електронною в його системі була тільки трубка, що приймає, в пристрої якої вже можна бачити багато рис чорно-білого телевізора. Наступним кроком мало стати створення електронно-променевої передавальної трубки, дія якої заснована на зовнішньому фотоефекті. Зовнішній фотоефект був відкритий в 1887 Генріхом Герцем і глибоко вивчений наступного року російським фізиком Олександром Столетовим. Суть цього явища у тому, що під впливом світла відбувається вибивання електронів із поверхні зарядженої пластини. Вибиті електрони утворюють хмару, яка притягується до позитивного електрода, утворюючи електричний струм у вакуумі або розрядженому газі. На цьому принципі засновано роботу фотоелемента, створеного в 1906 році німецьким вченим Дембером. Катод та анод тут поміщені у скляній колбі, з якої викачано повітря. К - катод, покритий світлочутливою речовиною (найкраще цезієм); А - анод, який є металевою сіткою і не заважає проходити світла на анод; С – джерело світла; Е – батарея. Світло, що падає на фотокатод фотоелемента, звільняє з нього електрони, які прагнуть позитивно зарядженого анода. Зменшення або посилення освітлення фотокатода відповідно збільшує або зменшує струм його ланцюга. У 1911 році англійський інженер Ален Суінтон запропонував проект телевізійного пристрою, в якому електронно-променева трубка використовувалася не тільки як приймач, а й як передавач. В основі передавальної трубки Суінтона - трубка Крукса, до катода якої прикладалася негативна напруга 100000 вольт щодо анода. Вузький пучок електронів проходив крізь отвір в аноді C і потрапляв на екран I, описуючи на ньому за допомогою котушок E, що відхиляють E, растр. Екран складався з мініатюрних ізольованих один від одного металевих рубідієвих кубиків. З протилежного боку крізь сітку L та відсік з парами натрію на екран I проектувалося зображення. Світло від кожної його точки потрапляло на окремий рубідієвий кубик екрану, який діяв як незалежний фотоелемент, і вибивав з його поверхні електрони. Відповідно до законів зовнішнього фотоефекту цих електронів було тим більше, чим інтенсивніше виявлялася дія світла.
Доки на кубик не подавалася напруга, вибиті електрони знаходилися поблизу екрану. Але коли електронний промінь, що оббігав один за одним усі кубики, потрапляв на якийсь із них, той отримував негативний заряд. Тоді електрони, вибиті світлом із поверхні кубика, прямували до сітки L, яка, отже, у кожен час мала на собі заряд, відповідний якійсь точці екрана. Цей заряд знімався з сітки і потім передавався як відеосигнал на приймальну трубку, пристрій якої ґрунтувався на тих же принципах, що і у Розінга. Електронний промінь приймаючої трубки був синхронізований з променем передавальної трубки, а інтенсивність його в кожній точці безпосередньо залежала від сили відеосигналу. Практично діючої телевізійної установки Суінтон не створив, але в його проекті ми бачимо вже ті основні елементи, які потім входили в конструкцію всіх наступних поколінь передаючих трубок: двосторонню мозаїку з безлічі окремих фотоелементів із зовнішнім фотоефектом, колектор у вигляді сітки L і котушки E, що відхиляють. Наступний крок на шляху розвитку телебачення було зроблено лише у 20-ті роки. У 1923 році Володимир Зворикін (у студентські роки Зворикін був одним з учнів Розінга і активно допомагав йому при створенні першого телевізора; у 1917 році він емігрував до США, де і працював до самої смерті) запатентував повністю електронну систему телебачення з передавальної та приймальної електронно- променевими трубками.
У передавальній трубці Зворикін застосував тришарову двосторонню мету. Трубка складалася з сигнальної пластини 4 - тонкої алюмінієвої плівки (прозорої для електронів), покритої з одного боку діелектриком 3 з окису алюмінію, який був нанесений світлочутливий шар 2, що володіє зовнішнім фотоефектом. Поруч із цим шаром була встановлена сітка 1. На алюмінієву плівку подавалася позитивна (щодо сітки) напруга. Зображення проектувалося на цей шар крізь сітку 1. З іншого боку алюмінієвої плівки електронний промінь 5 з електронного прожектора 6 створював растр. Сигнал знімався з навантаження RН ланцюга сітки. Мозаїка передавальної трубки містила безліч окремих фотоелементів. Ця трубка теж не стала працюючою моделлю, але в 1929 році Зворикін розробив високовакуумну приймальну електронно-променеву трубку, яку він назвав кінескопом, яка надалі використовувалася в перших телевізорах. Таким чином, електронно-променева трубка, що приймає, була створена вже на початку 30-х років. З передаючими трубками справа була складніша. Всі запропоновані винахідниками до кінця 20-х років електронні трубки вирізнялися одним істотним недоліком - вони мали дуже низьку світлочутливість. Відеосигнал, що знімається з них, був настільки слабким, що не міг забезпечити не тільки гарного, а й скільки-небудь задовільного зображення. Низьку світлочутливість справедливо пояснювали неефективним використанням світлового потоку. Справді, припустимо, що світлочутлива мозаїчна пластина розділена на 10 тисяч осередків, і електронний промінь оббігає їх за 0, 1 с. Це означає, що при розрядженні зображення, що передається, світло діяв на кожен окремий фотоелемент протягом всього лише 1/100000 секунди. Якби вдалося використати енергію світлового потоку, яка марно пропадала протягом інших 99999/100000 секунди, чутливість телевізійної системи мала б значно зрости. Одним із перших спробував вирішити цю проблему вже відомий нам американський інженер Чарльз Дженкінс. 1928 року він запропонував пристрій для накопичення заряду в телевізійній трубці. Суть ідеї Дженкінса полягала в тому, що до кожного фотоелемента світлочутливої панелі підключався конденсатор C. Світло падало на фотоелемент, і струм, що утворюється, заряджав конденсатор протягом усього часу передачі кадру. Потім за допомогою комутатора конденсатори по черзі розряджалися через навантаження RН, з якої знімався сигнал, тобто як відеосигнал Дженкінс припускав використовувати розрядний струм. Ідея Дженкінса була дуже плідна, але вона потребувала подальшого доопрацювання. Перш за все доводилося думати про те, де і як розмістити десятки, а то й сотні тисяч маленьких конденсаторів (адже кожен окремий осередок екрану повинен був мати свій конденсатор), потім потрібно створити комутатор, який би з потрібною швидкістю і синхронністю міг проводити розрядку всіх цих конденсаторів. Ніякий механічний пристрій не міг впоратися із цим завданням. Тому роль комутатора стали доручати тому самому електронному променю. Протягом п'яти наступних років у різних країнах було запропоновано кілька варіантів передаючих трубок, які використовують принцип накопичення заряду, проте всі ці проекти не були реалізовані. Успішно подолати численні перешкоди пощастило Володимиру Зворикіну. У 1933 році на з'їзді товариства радіоінженерів у Чикаго він оголосив, що його десятирічні зусилля зі створення діючої телевізійної трубки завершилися повним успіхом. Цю роботу Зворикін розпочав у лабораторії фірми "Вестингауз", а закінчив у "Радіокорпорації Америки", де в його розпорядженні була чудово обладнана лабораторія та велика група досвідчених інженерів. Після багатьох дослідів Зворикін за допомогою хіміка Ізіга знайшов дуже простий спосіб виготовлення мозаїчної світлочутливої мішені з накопичувальними конденсаторами. Відбувалося це так. Брали слюдяну пластинку розміром 10 на 10 см і одну з її сторін наносили тонкий шар срібла. Після цього платівку поміщали в піч. Тонкий срібний шар при нагріванні знаходив здатність згортатися в гранули. Таким чином, на слюдяній платівці утворювалося кілька мільйонів ізольованих один від одного гранул. Потім на срібний шар наносили цезій, що мав, як і селен, підвищену чутливість до світла. З протилежного боку слюдяна платівка покривалася суцільним металевим шаром. Цей шар як би служив другою пластиною конденсатора по відношенню до гранул срібла зі світлочутливим цезієвим шаром. У результаті кожен із мільйонів мініатюрних фотоелементів служив водночас і мініатюрним конденсатором. Цій трубці Зворикін дав назву іконоскоп.
Робота іконоскопа відбувалася так. Скляний кулястий балон постачався сигароподібним циліндричним відростком, в якому містився електронний прожектор. У кулі була мета, встановлена похило до осі відростка. Ця мета, як говорилося, складалася з слюдяної платівки, однією бік якої було нанесено металевий сигнальний шар, але в іншу - світлочутлива мозаїка, що складалася з безлічі ізольованих друг від друга фотоелементів (5). Частина поверхні скляного шарового балона трубки була зроблена плоскою, паралельною мішені. Через неї на мозаїку проектувалося зображення, так що вісь об'єктива була перпендикулярна площині мішені (це виключало будь-які спотворення). Поруч із мозаїкою перед світлочутливим шаром була поставлена сітка (1), на яку подавався позитивний щодо анода (3) заряд (анод був заземлений, а на термокатоді (4) створювався великий негативний потенціал). Електронний промінь (2) проходив через сітку та створював на мозаїці растр. Сигнал знімався з сигнальної пластини (6) і подавався на опір RН, а потім підсилювальну лампу (7). Електронний промінь, пробігаючи фотомозаїкою, розряджав послідовно всі її ділянки. В результаті утворювалися електричні імпульси (відеосигнали), пропорційні освітленості ділянок мозаїки. Ці імпульси посилювалися і подавалися до радіопередавача. Надалі іконоскоп було значно вдосконалено. Кулю замінили циліндром із відростком для електронного прожектора. Замість сітки, яка спотворювала сигнал, стали застосовувати колектор (8) як металевого кільця. На внутрішній поверхні циліндра збиралися фотоелектрони, випромінювані мозаїкою. Мета складалася з мозаїки фотоелементів - світлочутливого шару (2), слюдяної пластини-діелектрика (3) та металевої плівки як сигнальна пластина (4). Іконоскоп став останньою ланкою в ланцюзі винаходів, що призвели до створення електронного телебачення. Але через депресію, яку тоді охопили США, телевізійна мережа тут склалася лише за кілька років. Тим часом 1934 року група радянських інженерів під керівництвом Бориса Круссера також створила іконоскоп. В Англії телевізійне мовлення на апаратурі, розробленій фірмами "Марконі" та EMI, розпочалося у 1936 році. У тому ж році радіомовна компанія NBC розпочала регулярні телепередачі у Нью-Йорку. У Німеччині та СРСР телемовлення почалося 1938 року.
У грудні 1936 року лабораторія RCA продемонструвала перший телевізор, придатний для практичного використання. У квітні 1939 р. - RCA представив перший телевізор для широкого продажу. Він був показаний на Всесвітній виставці у Нью-Йорку. Цей телевізор вироблявся у чотирьох версіях - трьох консольних та одній настільній, яка мала 5-дюймовий екран і була відома як RCA ТТ-5. Усі моделі розміщувалися у шафах ручної роботи з горіхового дерева. Автор: Рижов К.В.
▪ лінотип
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Зміна клімату вплине на народжуваність людей ▪ Гравітаційні хвилі допоможуть передбачати цунамі
▪ Розділ сайту Веселі завдання. Добірка статей ▪ стаття Ротаційна машина. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття У яку епоху пиво було наймасовішим напоєм у Європі? Детальна відповідь ▪ стаття Інспектор-дезінфектор. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Ручне налаштування в скануючому приймачі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page