Historia 
 
Na przekaźnikach
WGan
Jeszcze 60 lat temu, tranzystory były niedostępne, a lampy nie nadawały się do przełączania większych prądów, dlatego obwody logiczne budowane były w oparciu o przekaźniki – czyli przełączniki sterowane elektrycznie.

Czasy przekaźników, to czasy antyczne elektroniki – czasy w których prąd elektryczny zaczyna być używane do przetwarzania informacji w różnych dziedzinach i w różnych przedziałach mocy, i o ile lampy królują niepodzielnie przy przetwarzaniu szybkozmiennych – a przede wszystkim – analogowych – sygnałów, w zakresie który obecnie uważalibyśmy za cyfrowy – to właśnie przekaźniki nie mają konkurencji ze względu na prostotę budowy i zdolność do przełączania nawet bardzo dużych prądów a przede wszystkim ogromną odpornością na zakłócenia towarzyszące przełączaniu dużych prądów.

To właśnie na przekaźnikach, i na ich starszych braciach - wybierakach realizowane są centrale telefoniczne czy centrale sterujące systemem torów kolejowych potrafiące zlokalizować które odcinki torów są zajęte i nie pozwalając na wpuszczenie tam kolejnego pociągu, co przy większych dworcach kolejowych jest już na tyle poważnym problemem logicznym, że w dzisiejszych czasach stosuje się mikroprocesory.

Ale zacznijmy od początku: Czym jest przekaźnik? To przełącznik, pozwalający na włączanie lub przełączanie kilku par styków przy pomocy elektromagnesu. Takie rozwiązanie wymaga określonego prądu – znacznie silniejszego niż ten jaki się może zaindukować w przewodach pod wpływem zakłócającego pola elektromagnetycznego. Jeśli zakłócenia są bardzo silne, zazwyczaj trwają na tyle krótko, że nie nadąża za nimi kotwica elektromagnesu.

Łącząc przekaźniki ze sobą w pewne podstawowe obwody – możemy realizować proste funkcje logiczne

Używając odpowiednich par styków możemy zrealizować funkcje negacji, ale jak zbudować układ realizujący funkcję różnicy symetrycznej? Wystarczy prosty układ znany z przełącznika schodowego:

Co ciekawe – budowa z przekaźników może być nawet prostsza niż z tranzystorów, bo pojedynczy elektromagnes może sterować kilkoma parami styków. Mając do dyspozycji dwa przekaźniki o dwóch parach styków, można przygotować półsumator.

Także dekodowanie kodu binarnego może bytu znacznie prostsze

Z przekaźników możemy nawet budować komórki pamięci:

Ta cecha przekaźników, powodowała, że w przypadku złożonych automatów sterujących, wiele zależało od talentu konstrukcyjnego ich twórców, lecz powodowało, że cały układ elektroniczny był ogromnie skomplikowany, i jego konserwacja oraz naprawy mogą być problemem. Dlatego układy takie często wykonywano z przekaźników takiego samego typu, lub zaledwie kilku typów co pozwalało na trzymanie w kieszeni kompletu elementów zamiennych a w przypadku zdolnych naprawiaczy – przekonstruowanie całości w taki sposób, by kilka przekaźników zaoszczędzić.

Obecnie wszędzie tam gdzie kiedyś stosowano przekaźniki – przechodzi się na elementy półprzewodnikowe, czasem nawet przygotowywane w takiej samej obudowie jak stosowane dotychczas przekaźniki. Powodem tego jest – cena. Bo cena miedzianego drutu, w porównaniu z okruchami krystalicznego krzemu poddanego skomplikowanej obróbce – jest na prawdę znacząca. Jeszcze bardziej istotne jest zużycie energii. Aby przekaźnik był włączony – musi być zasilany Także prędkość przełączania trudno uznać za satysfakcjonującą gdy potrzebna jest obróbka szybkozmiennych sygnałów.

A to właśnie dzięki budowie coraz to nowych automatów w oparciu o setki przekaźników zawdzięczamy rozwój techniki cyfrowej na którego końcu możemy spotkać współczesne komputery. Późniejsze układy analogowe oparte na wzmacniaczach i filtrach, choć doskonale sprawdzały się w układach sterowania i modelowaniu równań ruchu, nie zyskały tak dużej popularności. Komputery analogowe, próbowały jeszcze przetrwać w postaci maszyn hybrydowych – cyfrowo analogowych, jednak wobec szybkiego rozwoju technologii układów scalonych zostały całkowicie wyparte przez cyfrowe procesory DSP – specjalizowane procesory do obróbki danych w czasie rzeczywistym.

Obecnie doszło już nawet do tego, że taniej jest zastosować jeden układ scalony zawierajmy miliony tranzystorów niż drobne kilkadziesiąt przekaźników. Uchowały się one jeszcze wszędzie tam gdzie potrzebujemy przełączać większe prądy – na przykład do włączania dodatkowych reflektorów w samochodzie.

 
Opinie
 
Facebook
 
  
39235 wyświetleń

numer 11/2016
2016-11-01

Od redakcji
Aktualności
Dla młodszych
Filozofia
Fizyka
Historia
Kącik poezji
Literatura
Rozmaitości

nowyOlimp.net na Twitterze

nowy Olimp - internetowe czasopismo naukowe dla młodzieży.
Kolegium redakcyjne: gaja@nowyolimp.net; hefajstos@nowyolimp.net