.
Híradástechnika

A galvánelemek árama nem volt elég komolyabb erősáramú alkalmazásra, de jól megfelelt az elektrotechnika egy másik fontos területén: a híradástechnikában. Az 1830-as években többen is kísérleteztek elektromágneses távíróval, igazi sikert az amerikai Samuel Morse távírója ért el az évtized végén. A siker oka nem csupán az elektromágneses szerkezet volt, amely papírszalagra írta a jeleket, hanem a betűk és számok célszerű kódolása pontokból és vonalakból álló jelrendszerrel. Ez a morze-abc. Gyorsan épültek a távíróvonalak. 1848. március 13-án már villanytávíró továbbította a bécsi forradalom hírét Pozsonyba. (Onnan gőzhajóval jutott el Pestre, mivel a Bécs-Pest vonal még csak Pozsonyig készült el.) 1851-ben tengeralatti kábellel kapcsolatot létesítettek a kontinens és Anglia között, ennek sikerén felbuzdulva elkezdődött a földrészek közötti kábelek építése. Az első távírat 1858-ban jutott el Amerikába. Ez a kábel ugyan hamar tönkrement, de 1866-től folyamatos volt az összeköttetés. 1880 körül Magyarországon már minden nagyobb településen volt távirda.

17. ábra: Morse-távíró

A távíró fogyatékossága volt, hogy csak képzett szakember, a gépeket és a morze-abc-t jól ismerő távirász tudta kezelni. A bárki által használható híradástechnikai eszköz a telefon lett. Az amerikai Alexander Graham Bell 1876-ban találta fel a telefont. Eleinte csak kisebb távolságra volt használható, de Edison rövidesen hosszabb távolság áthidalására is alkalmassá tette. Edison magyar munkatársa, Puskás Tivadar (1844-1893) vetette fel a gondolatot, hogy a telefont ne csupán két pont összekötésére használják, hanem központi kapcsolótábla segítségével olyan rendszert építsenek, amelyben bármely előfizető bármelyik másikkal tetszés szerint összekapcsolható. A központi kapcsolótáblát nem Puskás találta fel, használták már távíróvonalak kapcsolására, de ő javasolta Edisonnak telefonközpont és kiterjedt telefonhálózat építését. Az Egyesült Államokban gyorsan népszerű lett a telefon. Az első központot Bostonban nyitották meg 1877-ben. 1879-ben már 20 amerikai városban, 1881-ben pedig egy kivételével minden 15 ezer lakosú városban volt telefon. Az első európai berendezéseket amerikai cégek gyártották. Puskás Tivadar az Edison Társaság képviselőjeként működött közre a párizsi központ létesítésében 1879-ben. A budapesti központot testvére, Puskás Ferenc építette 1881-ben. Budapest volt a negyedik európai főváros, amelyben megkezdődött a telefonszolgálat.

18. ábra: Helyi telepes telefon, induktoros (kurblis) csengetéssel

Puskás elgondolása a rendszer volt, amelynek megvalósítása különféle technikai eszközökkel lehetséges. A múlt században a telefonközpontok kézi kapcsolásúak voltak (sajnos néhány éve a magyarországi falvakban még jó néhány ilyen muzeális berendezés működött). Századunk első harmadában a nagyvárosokban a kézi kapcsolást elektromechanikus automata központok váltották fel, ezek összekapcsolásával jöttek létre a távhívó rendszerek. A legújabb központok teljesen elektronikusak, a távhívás csaknem az egész világra kiterjed. A telefonhálózatnak ma már csak egyik feladata a beszéd közvetítése, ezen a hálózaton küldjük a telefaxot, kapcsoljuk össze a számítógépeket.

Puskás korszakalkotó találmánya volt az első elektromos tömegtájékoztatási eszköz, a telefonhírmondó, 1893-ban. Speciális telefon volt, de szolgáltatása a mostani rádióénak felelt meg. Saját szerkesztősége és stúdiója volt, ahonnan rendszeresen híreket, irodalmi és tudományos műsorokat, nyelvleckéket, hangversenyeket közvetítettek. Esténként az Operát vagy valamelyik színház előadását kapcsolták. Többezer előfizetője volt, így a költségeket sikerült alacsony szinten tartani. Amikor Mark Twain Budapesten járt, lelkesen írta, hogy a havi előfizetési díj csupán 60 cent (!), így még “boltosok, varrónők és csizmadiák” is hallgathatják. A telefonhírmondó és a rádió közeli rokonságát mutatja, hogy a rádió első éveiben a telefonhírmondó stúdióit használta, később pedig, amikor megszűnt az önálló telefonhírmondó, a hálózat vezetékes rádióként a budapesti adó műsorát továbbította.

A vezeték nélküli híradástechnika lehetőségét az angol James Clark Maxwell 1873-ban közölt elektromágneses térelmélete és a híres Maxwell-egyenletek már tartalmazták, de hogy valóban léteznek rádióhullámok, azt csak 1888-ban bizonyította be kísérleti úton Heinrich Hertz német fizikus. Ő nem gondolt arra, hogy a rádóhullámok információ továbbítására használhatók. Az olasz Guglielmo Maroni és az orosz Alexander Popov 1896-ban sikeres drótnélküli távírókísérleteket végzett. Eleinte csupán néhány száz métert tudtak áthidalni, utána szinte kilométerről kilométerre növelték a távolságot. Marconinak 1901-ben sikerült rádiójeleket küldeni Angliából Amerikába.

A készüléket azért nevezték szikratávírónak, mert akkoriban csak szikrakisüléssel tudtak rádióhullámokat gerjeszteni. Hogy a szikra rádióhullámokat kelt, azt észlelhetjük, amikor a szomszéd szikrázó hajszárítója recsegve-ropogva hallatszik a rádióban. Nem sok örömünk telik ebben a “szikratávíró”-ban. A szikra szabálytalan rádióhullámai csak morze-jelek továbbítására alkalmasak, hangéra nem. Hang drótnéküli átvitelét a rádiócső (elektroncső) feltalálása tette lehetővé. Feltalálója, az amerikai Lee De Forest (1906) eleinte csak villamos jelek erősítésére használta, de rövidesen rádióvevők, majd adóberendezések építésében is meghatározó szerepet kapott.

Elektroncsővel szabályos, folyamatos elektromágneses rezgést - rádióhullámot - lehet előállítani. A rezgés erőssége hanghullámokkal, illetve a hanghullámokat felfogó mikrofon áramával változtatható, ezt nevezik modulálásnak. A kisugárzott rádióhullámot felfogja a vevő antennája, és a készülék a fejhallgatóban vagy hangszóróban ismét hanggá alakítja. 1914-ben próbálkoztak először rádióadással, de a kísérletezés az első világháború miatt megszakadt. A rendszeres rádióadás 1919-ben az Egyesült Államokban kezdődött. Magyarországon 1923-ban indult a kísérleti, 1925-ben a rendszeres adás.

Végezetül néhány szót a legelterjedtebb elektronikus tömegtájékoztatási eszköz, a televízió magyar fejlesztőiről. A televízió gondolata alig fiatalabb a telefonénál. A német Paul Nipkow 1883-ban szabadalmaztatta mechanikus televízióját. Alapelve ugyanaz volt, mint a mai televízióé: a képet sorokra, azon belül képpontokra bontotta. A képpontok fényét villamos jellé kívánta átalakítani, a vevőállomáson pedig a jeltől függően változó fényerejű lámpa fényét ismét képpontokká, a képpontokat pedig összefüggő képpé visszaállítani. Mind a felbontást, mind az összerakást egy mechanikus eszközzel, az úgynevezett Nipkow-tárcsával akarta elvégezni. A Nipkow-tárcsán spirális alakban lyukak vannak, annyi lyuk, ahány sorra akarjuk a képet felbontani. Először a legkülső lyuk fut végig a képen, ez lesz az első sor. Utána az egy sor távolsággal beljebb levő lyuk fut végig, letapogatja a második sort, és így tovább, egészen a kép aljáig. A tárcsa mögött fényérzékeny ellenállást, szeléncellát akart elhelyezni, amely a fényimpulzusokat áramimpulzusokká alakítja. A vevő szintén Nipkow-tárcsa, amely hajszálpontosan együtt forog az adó tárcsával, mögötte egy villanylámpa mindig olyan fényerővel villan fel, amekkora az adó tárcsájával éppen letapogatott képpont megvilágítása.

19. ábra: Kézi kapcsolású telefonközpont

Elvben a dolog lehetségesnek látszott. Volt már fényérzékeny szeléncella, izzólámpa, amelynek fényereje az átfolyó áramtól függ, voltak szinkronmotorok, amelyek azonos váltakozófeszültséggel táplálva egyforma sebességgel forognak. Elvben lehetségesnek látszott, de a gyakorlatban megvalósíthatatlan volt. A szeléncella és az izzólámpa túl lassú, “lusta” a jelek követésére. Gondoljuk meg: ahhoz, hogy egyáltalán fel lehessen ismerni egy képet, legalább 30 sorra kell felbontani, és egy sorban legalább 30 képpntnak kell lenni. Ez 30 x 30 = 900 pontot jelent. Hogy folyamatos, mozgó képet lássunk, másodpercenként legalább tízszer kell felvillantani a képet, azaz 10 x 900 = 9000-szer kellene változni a lámpa fényerejének. Erre az izzólámpa nem képes, szerencsére még a váltakozóáram másodpercenkénti 100 változását sem tudja követni, hanem szép egyenletesen izzik. A Nipkow-tárcsák egyforma forgatása sem egyszerű: nem csupán egyforma gyorsan kell forogni a hatalmas, nehéz tárcsáknak, hanem pillanatnyi helyzetüknek mindig pontosan meg kell egyezni, az eltérés nem lehet nagyobb egy képpont-távolságnál, azaz 1/900-ad fordulatnál! Ráadásul mindez a lehető legprimitívebb TV-kép lenne. 30 soros képbontásnál éppen csak fel lehet ismerni egy emberi arcot, másodpercenkénti 10 képváltásnál pedig a mozgás egyenetlen, darabos. A mai TV 625 sorra bontja a képet, a képváltások száma 25, a továbbítandó jelek száma másodpercenként több mint 10 millió!

A magyar Mihály Dénesnek (1894-1953) 1919-ben sikerült a Telefongyár laboratóriumában felismerhető képeket továbbítani. Ehhez a rendszer számos tökéletesítésére volt szükség. A fény érzékelésére nem szelénellenállást, hanem fotocellát használt, amelynek jelét elektroncsövekkel erősítette. A vevőben nem izzót, hanem az áramváltozást sokkal gyorsabban követő ködfénylámpát (kisülési csövet) alkalmazott. Legfontosabb találmánya a Telehor-nak nevezett újfajta képfelbontó-, illetve összeállító szerkezet volt. Ebben a szinkronmotornak már nem egy nagy tárcsát, csupán apró, köröm nagyságú tükröt kell forgatni, a sorokra bontást egy tükörszeletekből összeállított álló tükörkoszorú végzi. Munkáját Németországban folytatta. Készüléke az 1929-es Berlini Rádiókiállítás szenzációja volt, ez volt a kontinensen az első rádióhullámokkal továbbított, felismerhető mozgókép-átvitel. A felbontást is finomította, előbb 80, majd 150 sorra. Mihály munkásságának jelentős része volt abban, hogy Németországban a világon elsőként, 1935-ben megkezdődött a rendszeres TV-adás, az 1936-os Berlini Olimpiáról pedig már helyszíni TV-közvetítést adtak. Ez azonban már csak részben történt mechanikus képbontással. Új megoldás került előtérbe, a mozgó alkatrész nélküli elektronikus televízió.

20. ábra Telehor adó

1930-ban a német Manfred von Ardenne katóodsugárcsövet alkalmazott a kép visszaadására. Ebben nincs mozgó alkatrész, a katódsugarat (elektronsugarat) elektromágnesek térítik ki vízszintes és függőleges irányban, a sugár végigpásztázza a fluoreszkáló képernyőt. Ez a képcső, most is ezt használjuk. A teljesen elektronikus vevő már megvolt, de még mindig problémát okozott a kép felbontása. Egy darabig vegyes rendszert használtak, mechanikus képbontással és elekronikus vevővel.Von Ardenne készített ugyan elektronikus adót, de ezzel csak filmszalagról lehetett képet adni. Az “igazi” TV-hez még hiányzott egy részegység: a képfelvevő cső.

Az első képfelvevő cső az ikonoszkóp volt. Az ikonoszkóp egyfajta katódsugárcső, amelynek elektronsugara éppúgy végigpásztázza a cső homlokfelületét, mint a képcsőben. Itt azonban a homlokfelületen nem fluoreszkáló festékkel bevont képernyő van, hanem apró fotocellák milliói, amelyekre rávetítik a felvenni kívánt képet. A mikroszkopikus fotocellákból a fény hatására elektronok lépnek ki, amelyek feltöltenek egy-egy hasonlóan apró kondenzátort. Az ikonoszkóp villamos töltések formájában tárolja a rávetített kép pontjait. Ezeket a töltéseket azután “kiolvassa” a másodpercenként 25-ször végigpásztázó elektronsugár. A töltéstárolás nagyon fontos eleme a képfelvevő cső működésének. A mechanikus képbontásnál csak egyetlen fotocella van, amelyre egy-egy képpont fénye rendkívül rövid ideig esik. Ez az idő a legdurvább, 30 soros felbontásnál is csupán 1/9000-ed másodperc, finomabb bontású képnél a másodperc milliomod részénél is rövidebb. Ilyen rövid megvilágítási idő esetén a fotocella villamos jele használhatatlanul gyenge. A töltéstárolással működő felvevőcsőben viszont egy-egy kiolvasás között 1/25-öd másodperc marad az apró kondenzátorok feltöltésére. 
21. ábra Telehor vevő

Az ikonoszkóp feltalálójaként a külföldi szakirodalom az orosz Vladimir Zworykint, az amerikai RCA rádiótársaság mérnökét nevezi meg. Ő valóban kiemelkeldő munkát végzett a cső tökéletesítésében és gyártásának megvalósításában, de a a legújabb technikatörténeti kutatások bebizonyították, hogy a töltéstárolással működő képfelvevő cső feltalálója a magyar Tihanyi Kálmán (1897-1947). Szabadalma, amelyet az RCA szakemberei is ismertek, jóval megelőzte Zworykin munkásságát. Itt az ideje, hogy a technikatörténet megadja az őt megillető elismerést Tihanyi Kálmánnak. A mai televízió feltalálói közül még egy magyar szakember nevét kell megemlíteni. A színes televízió elve, a színek három alapszínre bontása majd visszaállítása kezdettől ismert volt, de a gyakorlatban megvalósítható megoldás feltalálója az Amerikában élő Goldmark Péter (1906-1977) volt.

Folytatás