Горящая спичка, брошенная в бак с бензином

В сентябре 1929 г. в Нью-Йорке состоялась интересная лекция Джона Бриски об «электрическом глазе». В афише приводилась программа лекции со многими заманчивыми пунктами. Положительные клерки (канцелярские служащие) и бизнесмены (дельцы), просматривая афишу, с сомнением улыбались и покачивали головами:

— Чепуха! Все эти чудеса существуют только на афише для приманки публики!

Все же лекционный зал был полон.

Лектор оказался совсем еще молодым человеком. Он был исследовательским инженером Вестингаузовской электрической компании. На столе, стоявшем на эстраде, было много различных приборов.

Лекция началась совсем необычно.

Выйдя на эстраду, Бриски, ни слова не произнося, зажег спичку, высоко поднял ее над головой, как бы показывая всем ее маленькое пламя. Потом легким движением бросил спичку в стоявший на столе бак. Мгновенно из бака блеснуло пламя и показался дым. В следующее мгновение послышалось какое-то шипение, и дым и пламя исчезли.

Все это произошло так быстро, что присутствующие даже сообразить не успели, что они видят.

— Глубокоуважаемые леди и джентльмены! Я еще раз повторю свой опыт, — начал Бриски свою лекцию. — В этом баке находится бензин, чистый бензин, который сжигают моторы ваших автомобилей. А это, — показал он, — спичка с маленьким пламенем. Но его вполне достаточно, чтобы дать начало большому пожару. Самый лучший способ для этого — бросить спичку в бак с бензином. Я это сейчас и сделаю…

— Вы с ума сошли! Что вы делаете! — послышались взволнованные возгласы слушателей.

Но Бриски уже бросил спичку в бак с бензином. Снова взметнулось облачко дыма, полыхнуло пламя. Снова послышалось шипение, и все исчезло.

— Опять пламя погасло, — произнес Бриски. — Не правда ли, глубокоуважаемые леди и джентльмены, это очень странно? Какая-то сила мешает мне произвести пожар.

Из зала послышался чей-то недовольный голос:

— И очень хорошо, что мешает. Это ведь сумасбродство!

— Я мог бы еще и еще бросать зажженные спички в этот бак с бензином, и результат был бы все тот же. Пожар не произойдет до тех пор, пока здесь стоят вот эти два прибора на тумбах и этот баллон.

В одном из приборов находится «электрический глаз». В другом помещена особая лампа, дающая невидимые ультрафиолетовые лучи. Пучок этих лучей пересекает пространство над баком с бензином и попадает в электрический глаз.

Пока этот механический глаз «видит» не видимый для нас свет, он «чувствует» себя хорошо. Но вот бензин вспыхивает. Вверх поднимается дым, загораживая пучок ультрафиолетовых лучей. В механический глаз они попадают теперь в значительно меньшем количестве или даже совсем не попадают.

Это приводит электрический глаз в большое «беспокойство», и он, чтобы избавиться от «неприятного» дыма, начинает напускать в бак углекислый газ из этого железного баллона. Как известно, углекислый газ сам не горит и горения не поддерживает. Поэтому огонь мгновенно гаснет.

Ультрафиолетовый счетчик людей, входящих в помещение. Слева на подставке внутри ящика лампа, дающая ультрафиолетовые лучи, пучок которых перегораживает дверь и попадает в фотоэлемент справа.

Удивительные свойства электрического глаза, — продолжал Бриски свою лекцию, — позволяют применять его во многих областях техники и в обыденной жизни для самых различных работ. Вот, например, у входной двери стоят подобные этим два прибора. Возможно, что вы, входя в зал, не обратили на них никакого внимания. А между тем они вели точный счет всех входящих сюда.

Фотоэлектрический счетчик предметов, движущихся на конвейере.

Эти приборы протянули поперек двери невидимую нить — тонкий пучок ультрафиолетовых лучей. Входя сюда, вы пересекали эту невидимую лучистую нить. Электрический глаз, замечая потемнение, делал отсчет: один, два… десять… сто… двести и так далее. Число прошедших отмечается стрелкой на циферблате счетчика.

Этот «ультрасветовой» счетчик можно применить для счета любых предметов. Аппараты, подобные этому, считают, например, автомобили, входящие в Холлэнд-тоннель под Гудзоном и выходящие из него. Показания этих счетчиков передаются особому дежурному, который наблюдает за состоянием движения в тоннеле.

Такие счетчики могут следить за количеством покупателей, входящих в магазин, определять число посетителей музеев, театров, собраний. Основная идея устройства этого прибора может быть применена для многих иных приборов, с другим назначением.

Но прежде чем заняться рассмотрением этих приборов, следует познакомиться с главной, существенной частью каждого из них — с электрическим глазом.

 

«Лунное вещество»

Первые электрические глаза стали изготовлять около шестидесяти лет назад с помощью селена.

Селен — вещество, похожее на серу. Он был открыт в 1817 г. шведским химиком Берцелиусом в осадках свинцовых камер для получения серной кислоты.

Исследуя этот вновь найденный химический элемент, Берцелиус нашел, что он по своим свойствам занимает промежуточное место между серой и металлом теллуром. Нужно было дать название новому веществу. Берцелиус остановился на слове «селен», от греческого «селенэ», что значит Луна. Такой выбор был сделан потому, что слово «теллур» происходит от латинского «теллюс» — Земля. Ближайшей же спутницей Земли в пространстве является Луна — «селенэ». Названием «селен» Берцелиус хотел указать на то, что этот элемент родственен теллуру.

Чего-либо особенного в селене — «лунном веществе» — Берцелиус не обнаружил. Однако, в нем таилось свойство, использование которого делало возможным сказочные вещи. Это свойство было открыто лишь в 1872 г. Меем, молодым ассистентом английского инженера Смитса. 12 февраля 1873 г. Виллоуби Смитс сделал доклад об этом открытии в Обществе телеграфных инженеров в Лондоне.

Смитс начал доклад следующими словами:

— Мистер Прис сообщил нам, что с помощью микрофона можно слышать топот мухи, похожий на топот лошади, идущей по деревянному мосту; однако, я могу сообщить о такой вещи, которая мне кажется еще более чудесной, — о том, что с помощью телефона я слышал падение светового луча на металлический стержень.

Слышать световой луч стало возможным благодаря селену. Мей обнаружил, что свет, падая на селен, уменьшает его сопротивление электрическому току. Уменьшение сопротивления обнаруживается мгновенно и выражается в увеличении силы тока.

Замечательная чувствительность селена к свету произвела на современников открытия большое впечатление и привлекла к нему внимание многих исследователей. Начались многочисленные попытки практически использовать это свойство с помощью приборов, названных «селеновыми элементами».

Первый простейший из селеновых элементов был изобретен немецким инженером Вернером Сименсом в 1876 г. Этот элемент состоит из двух тонких платиновых проволочек, намотанных на пластинку слюды так, что между ними остается расстояние в один миллиметр. На одном конце платиновые проволочки прикреплены к слюдяной пластинке, на другом — проволочки присоединены к зажимам (клеммам).

Простейший селеновый элемент Сименса.

Пластинка с намотанными проволочками обмакивается в расплавленный селен.

При остывании селен подвергается еще закаливанию, которое состоит в том, что весь элемент нагревают до двухсот градусов Цельсия и потом быстро охлаждают.

Если включить в цепь аккумулятора селеновый элемент и гальванометр, то стрелка гальванометра отклонится чуть в сторону от нуля и покажет наличие слабого тока. Но стоит только осветить селеновый элемент, как ток мгновенно усиливается.

Само собой разумеется, что при этом опыте селеновый элемент нужно держать в темной комнате, а гальванометр на свету.

Если в цепь с селеновым элементом включить электромагнитное реле, то можно с помощью луча света управлять сильными электрическими токами и, следовательно, производить любые действия.

Схема включения селенового элемента. СЭ — селеновый элемент; П — платиновая проволочка; Г — гальванометр; А — аккумулятор.

Свой селеновый элемент Вернер Сименс применил в 1876 г. для устройства первого «видящего» автомата. Это была большая модель человеческого глаза, состоявшая из глазного яблока со зрачком и подвижными веками. Внутри глазного яблока был помещен селеновый элемент. В слабо освещенной комнате глаз был открыт. Но стоило только поместить перед ним лампу так, чтобы свет прошел через отверстие зрачка внутрь, как веки тотчас же закрывались.

Здесь получается сходство с человеческим глазом не только по внешности, но и по действию. У человека и у животных простейшим видом действия является рефлекс. Так называют автоматическое движение в ответ на какое- либо внешнее воздействие.

Примером рефлекса может служить отдергивание руки при уколе о что-нибудь.

В выполнении рефлекса принимают участие чувствующие органы, нервы и мышцы или железы, образующие вместе рефлекторную цепь. На одном ее конце всегда находится чувствующий орган, на другом — исполнительный (мышца или железа). Связь между ними осуществляется с помощью нервов.

Схема рефлекторной дуги. Ч — чувствующая клетка; Н — нервное волокно; НК — нервная клетка; С — соединение концов нервных волокон; М — мышечные волокна.

Всякий раз, как чувствующий орган раздражают (пусть это будет укол иглой кожи на пальце), по нервам пробегает нервный ток и заставляет мышцы сократиться (рука в нашем примере отдергивается).

Если осветить глаза живого человека ярким светом, они непроизвольно (автоматически) закрываются. Это тоже рефлекс. Подобную же картину дает и искусственный глаз Сименса. Чувствующий орган в нем — селеновый элемент, нервы — электрические провода и, наконец, органы действия — закрывающиеся веки.

Такие автоматы, как искусственный глаз Сименса, можно с полным основанием назвать рефлексными автоматами, или рефлексными роботами. К этому виду роботов относятся все слышащие и видящие автоматы.

К настоящему времени создан ряд селеновых элементов, более совершенных, чем тот, который был сделан Сименсом около шестидесяти лет назад. Один из таких улучшенных приборов сконструирован англичанином Бидуэллом. Основной частью элемента Бидуэлла является такая же слюдяная пластинка с намотанными на нее двумя платиновыми проволоками и покрытая селеном, как и в элементе Сименса. Только эта пластинка помещена в закрытый стеклянный сосуд с выкачанным воздухом. Это предохраняет элемент от сырости и делает его более стойким. Стеклянный сосуд элемента Бидуэлла имеет такой же цоколь, как обычная электрическая лампочка, что упрощает включение его в цепь.

 

Миллион триста тысяч лет для одной секунды

Селеновый элемент дает возможность конструировать необычайно чувствительные реле, отвечающие на невообразимо слабые токи. Самое чувствительное реле было изобретено шведским инженером Аллштремом в 1907 г.

Существенную часть его образует тонкий железный листок, подвешенный на платиновых проволочках перед электромагнитом. К листку прикреплено маленькое зеркальце, на которое падает тонкий пучок света от яркой лампы. Отразившись от зеркальца, луч света падает на коробку, закрывающую селеновый элемент. В этой коробке сделана щель. Весь прибор располагают так, чтобы световое пятно от зеркала было рядом со щелью.

Теперь предположим, что по обмотке электромагнита прошел слабый электрический ток. Тогда электромагнит сдвинет железный листок с его нулевого положения, и отраженный пучок света, отклонившись (в сторону, попадет на селеновый элемент, который включен в цепь другого электромагнитного реле со звонком. И звонок в то же мгновение зазвонит.

Аллштрем нашел, что его реле отвечает на токи силой в 10-14 ампера. В развернутом виде 10-14 изображается единицей, деленной на единицу с четырнадцатью нулями, — это будет одна стотысячная доля от одной миллиардной ампера.

Чтобы сделать хоть немного наглядной эту ничтожно малую величину, обратимся к обычной пятидесятиваттной электрической лампочке.

В одну секунду через ее нить пробегает небольшое количество электричества — 5/11 кулона (если напряжение в сети равно 110 вольтам).

Можно подсчитать, сколько времени нужно было бы накоплять это самое количество электричества при помощи того невообразимо слабого тока, которое обнаруживает реле Аллштрема.

Результат получается ошеломляющий — миллион триста тысяч лет!

Вдумайтесь только в это число! Миллион триста тысяч лет нужно было бы копить электричество, чтобы дать комнатной лампе возможность гореть ярко только в течение одной секунды.

Реле Аллштрема. Л — лампа; MP1 — первое магнитное реле (перед магнитом висит металлическая пластинка с зеркальцем); СЭ — селеновый элемент; МР2 — второе магнитное реле; З — звонок; А — аккумулятор.

Это число красноречиво говорит о том могуществе, которое проявляет современная наука в деле овладения ничтожно малыми величинами.

Кроме селеновых элементов, были созданы еще более замечательные светочувствительные приборы — «пустотные фотоэлектрические элементы». Их история началась через четырнадцать лет после открытия светочувствительного селена.

 

«Бесполезное открытие»

Серый октябрьский день 1888 г. хмуро смотрел в окна физического корпуса Московского университета. В одной из его полуподвальных комнат с светло-желтыми стенами у некрашенного стола сидел человек лет сорока пяти с большой, окладистой русой бородой. Его голубые глаза, не отрываясь, следили за листочками электроскопа, соединенного с металлической пластинкой, установленной рядом на изолирующей подставке. Справа между двумя сдвинутыми углями ярко горела вольтова дуга, заливая комнату ослепительным светом. На столе возле электроскопа тикали карманные часы. За картонной ширмой на другом конце стола был второй такой же электроскоп и вторая такая же пластинка.

Человек с окладистой бородой был так увлечен своими наблюдениями, что не заметил, как за дверью его комнаты сторож Василий кому-то тихо сообщил:

— Профессор Столетов здесь, в этом кабинете. Они работают-с. Постучите!

Раздался громкий стук в дверь. Ученый от неожиданности вздрогнул и нехотя пригласил:

— Войдите!

В комнату ввалился высокий плотный мужчина в путейской инженерской фуражке, краснощекий, с густыми, чуть закрученными усами и гладко выбритым подбородком.

— Здравствуй, милый друг Александр Григорьевич! — шумно обратился к профессору пришедший. — Ты меня извини! Давно у тебя не был. Проходя мимо по Моховой, вспомнил про тебя и решил заглянуть. Ну, как поживаешь, что поделываешь? Да погаси ты эту проклятую вольтову дугу! От нее можно ослепнуть.

Инженер был словоохотлив. Не ожидая ответа на свои вопросы, он говорил почти все время сам и за четверть часа успел рассказать обо всем, что с ним произошло за последний год, в течение которого старые школьные товарищи не виделись.

— Ну, а теперь, друг милый, расскажи мне, что делаешь ты? Все электроскопиками занимаешься? — смеялся инженер. — Не надоело?

Столетов пожал плечами.

— Нет, не надоело. С конца прошлого года я изучаю новое и поразительное явление. Если хочешь, я тебе его сейчас покажу. Это совсем нетрудно.

— Пожалуйста! Пожалуйста! — пробасил инженер. — Интересно, что может быть нового под луной в наше время, когда все изучено и все измерено!

Профессор исподлобья посмотрел на инженера. По его тонким губам скользнула чуть заметная усмешка.

— Чудак ты, Владимир Иванович! Человечество только начинает изучать тайны природы, а ты думаешь, что все изучено. Вот, пожалуйста, посмотри! — Столетов указал рукой на стол с приборами. — Это цинковая пластинка. Она так блестит потому, что покрыта тончайшим слоем ртутной амальгамы.

— Так, так, — с понимающим видом заметил инженер. — Пластинка — на стеклянной ножке, значит, изолирована от земли. Кроме того, она соединена с электроскопом, который позволяет судить о заряде пластинки. Дальше!

— А дальше зарядим пластинку отрицательным электричеством! — С этими словами профессор потер лисий мех о смоляную палочку и прикоснулся к цинковой пластинке. Листочки электроскопа раздвинулись на значительный угол. — Сделаем то же самое со второй цинковой пластинкой. Она нам послужит для проверки, для сравнения. Ну, а теперь будем наблюдать! — Столетов зажег вольтову дугу и сел на свое место. Рядом с ним расположился его школьный товарищ.

— Куда же прикажешь смотреть?

— А вот сюда, на электроскоп!

— Смотрю и вижу — листочки понемногу сближаются. Стало быть, электрический заряд пластинки куда-то уходит… Ну, вот листочки совсем сошлись. Заряд весь исчез. На это потребовалось пять секунд времени. А дальше что?

— Дальше? Ничего. Это все!

Инженер расхохотался:

— Неужели все?

— Все! Больше ничего! — кивнул профессор.

У инженера от раскатистого смеха даже слезы на глазах выступили.

Столетов был смущен. Такого впечатления от показанного опыта он не ожидал.

— Ты чего смеешься, Владимир Иванович? В цирке ты, что ли, находишься?

— Да нет, не в цирке, а в лаборатории ученого-физика, имя которого известно и за границей. И чем же эти ученые люди занимаются? Электроскопики разряжают! Ха-ха-ха!

— Погоди смеяться, — сухо остановил Столетов веселого гостя. — А знаешь ли ты, почему цинковая пластинка теряет свой заряд? Посмотри-ка на другой электроскоп за ширмой. Видишь, он не разрядился. Цинковая пластинка, соединенная с ним, находилась в тени. Свет вольтовой дуги на нее не падал. Уберем этот лист картона, затенявший пластинку. Видишь, и второй электроскоп столь же быстро разряжается. Ты понимаешь, что здесь действует?

— Как не понять! Свет вольтовой дуги! — развел инженер руками. — Это может сообразить и десятилетний мальчик.

— Теперь зарядим пластинку положительным электричеством, — продолжал объяснения раздосадованный ученый. — Видишь, электроскоп не разряжается. Значит, в этом случае свет не действует. Если вместо цинковой взять железную пластинку, то действия не будет даже при отрицательном заряде. Ты понимаешь, сколько здесь кроется разных тайн? Почему знак заряда играет роль? Почему свет влияет на одно вещество и не влияет на другое? Как, каким образом действует свет?

— Да зачем нам это нужно знать? — удивляется инженер. — Эх, ты, чистая наука! Подумаешь, какое действие! Свет разряжает электроскоп с отрицательным электричеством. Все это детские забавы, Александр Григорьевич! Ты не обижайся на меня, но это же совершенно бесполезное открытие! Вот если бы ты изобрел что-либо такое, чтобы, например, поезд сам собой остановился у закрытого семафора, когда зазевается машинист, это было бы полезно и в то же время сказочно! Нет, я на твоем месте такой мелочью не занимался бы. Кстати, это твое открытие?

— Нет. Это явление открыл в прошлом году в Германии профессор Вильгельм Хальвакс. Он назвал его фотоэлектрическим эффектом.

— Ну, так знаешь, что я тебе посоветую, милый друг? — заявил инженер, решительно вставая, чтобы распрощаться. — Плюнь ты на этот фотоэлектрический эффект, тем более, что не ты его открыл, и займись чем-нибудь поважнее и посерьезнее!

Профессор Столетов не последовал «дружескому» совету своего старого школьного товарища. В течение нескольких лет подряд он тщательно изучал новое явление, пытаясь проникнуть в тайну действия света, но безуспешно: физика того времени еще не располагала достаточными для этого сведениями.

Кроме А. Г. Столетова и В. Хальвакса, фотоэлектрическим эффектом занимались еще очень многие физики. В результате огромной исследовательской работы выяснилось, что фотоэлектрический эффект широко распространен в природе; в той или иной форме он наблюдается не только у цинка и других металлов, но и вообще у твердых тел, жидкостей и газов.

Сущность фотоэлектрического эффекта, или, короче, фотоэффекта, состоит в том, что под действием света — видимого или невидимого — из вещества вырываются мельчайшие частички отрицательного электричества — электроны. У очень многих веществ фотоэффект дают только ультрафиолетовые лучи. Но существуют и такие, у которых фотоэффект вызывается видимым светом. К ним относятся, например, щелочные металлы — литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Цезий чувствителен даже к невидимым инфракрасным лучам.

 

Фотоэлектрические элементы

«Бесполезное открытие», по выражению школьного товарища профессора А. Г. Столетова, фотоэффект за последнее десятилетие с каждым годом приобретает все более важное значение в научно-исследовательской работе, в промышленности и даже в общественной жизни благодаря широкому применению фотоэлектрических элементов. Так называют чувствительные к свету приборы, использующие фотоэффект.

Первым фотоэлементом следует считать ту цинковую пластинку, соединенную с электроскопом, которой пользовался в своих исследованиях профессор А. Г. Столетов. Кстати, она теряла свой заряд под действием не световых, а ультрафиолетовых лучей, которые вольтова дуга испускает вместе с видимым светом. Это А. Г. Столетов знал еще в 1888 г.

Пять лет спустя, в 1893 г., два немецких ученых — Эльстер и Гейтель — заменили цинковую пластинку цинковым шаром. Это был второй вид фотоэлемента, которым два ученых долгое время пользовались для исследования ультрафиолетовых лучей.

Их интересовал, например, вопрос, насколько обыкновенное стекло прозрачно для этих невидимых лучей. Освещая шар вольтовой дугой, Эльстер и Гейтель определяли, сколько секунд требуется для его разрядки. Потом между шаром и вольтовой дугой ставили оконные стекла. В этом случае на разрядку требовалось времени в пять, в десять раз больше. Было ясно, что оконные стекла плохо пропускают ультрафиолетовые лучи. Помещая вместо обычных стекол кварцевые, Эльстер и Гейтель нашли, что те прекрасно пропускают ультрафиолетовые лучи. Теперь такие стекла начинают применяться для окон домов.

Фотоэлемент в виде цинкового шара не очень нравился Эльстеру и Гейтелю. Он был мало чувствителен и не удобен в обращении. Поэтому ученые не раз задумывались над тем, как бы его улучшить. Упорно продолжая работы по изучению фотоэффекта, Эльстер и Гейтель в 1910 г. создали, наконец, фотоэлемент в таком виде, который в основном применяется и сейчас.

В новом приборе светочувствительный слой металла тонкой пленкой наносят на часть внутренней поверхности стеклянного сосуда, имеющего форму груши. В центре сосуда помещается металлическое кольцо на металлической же подставке. От светочувствительного слоя и от кольца идут выводы к наружным клеммам. Из сосуда удаляется воздух.

Под действием света из металлической пленки вырываются электроны, часть которых попадает на кольцо. В результате пленка очень скоро заряжается положительным электричеством, и тогда выбрасывание электронов прекращается.

Положительный заряд пленки можно обнаружить с помощью очень чувствительного электроскопа (электрометра). Кольцо от осевших на нем электронов заряжается отрицательно.

Если во время опыта светочувствительную пленку и кольцо соединить проводником, то по нему потечет электрический ток, и выбрасывание электронов из пленки под действием света будет продолжаться безостановочно. Включив в эту цепь сверхчувствительный гальванометр, можно определить силу тока. Она оказывается крайне ничтожной и измеряется стомиллиардными долями ампера.

Таким током нужно было бы копить электричество тысячу шестьсот лет, чтобы дать возможность пятидесятисвечной лампе гореть всего только одну секунду.

Схема включения фотоэлемента. ФЭ — фотоэлементы; К — катод; А — анод; Г — гальванометр; А — аккумулятор.

В фотоэлементе Эльстера и Гейтеля происходит превращение света в электрический ток. В обычной же лампе электрический ток превращается (частично) в свет. Поэтому можно сказать, что фотоэлемент есть как бы лампа навыворот, лампа наизнанку.

В дальнейшем, желая увеличить чувствительность фотоэлемента, Эльстер и Гейтель стали присоединять к нему батарею аккумуляторов «минусом» к металлической пленке, «плюсом» к кольцу. Отсюда светочувствительная пленка металла получила название «катода» (отрицательного полюса), а кольцо — «анода» (положительного полюса). Напряжение батареи достигало ста пятидесяти вольт.

В темноте по такой цепи ток не идет — мешает разрыв внутри фотоэлемента. Но стоит только на светочувствительный слой пустить луч света, как в то же мгновение от катода к аноду через разрыв полетят электроны, и ток в цепи возникнет. Сила этого тока при одинаковом освещении в несколько десятков раз больше той, которую дает фотоэлемент без вспомогательной электрической батареи.

Вводя в стеклянный баллон разреженные инертные газы (аргон, неон и некоторые другие газы, не вступающие ни в какие химические соединения), Эльстер и Гейтель еще больше повысили чувствительность своего фотоэлемента. Такие газонаполненные фотоэлементы с вспомогательной батареей дают токи в сотни раз более сильные, чем пустотные фотоэлементы без батареи.

Наконец, в 1921 г. немецкий астроном X. Розенберг присоединил к фотоэлементу катодную лампу, применяемую в радиотехнике. Таким путем ему удалось необычайно слабые токи усилить в сотни тысяч раз. Это событие было переломным в «жизни» фотоэлемента: получив мощное подкрепление со стороны катодных ламп, он выходит из тиши лабораторий на широкий простор фабрик, заводов, городов, делая с каждым годом новые блестящие завоевания.

С 1932 г. заводское производство фотоэлементов налажено и у нас в Советском союзе (в Москве на Электроламповом заводе и в Ленинграде на заводе «Светлана»). Мы производим фотоэлементы марки «ГК-2». В них непосредственно на стекло грушевидного баллона наносится тонкий слой магния, который служит подкладкой для светочувствительного слоя. На эту подкладку осаждается тончайшая пленка светочувствительного металла калия. Поверх калия наносится еще тончайший слой серы. Это повышает чувствительность фотоэлемента в несколько раз. Наконец, в баллон вводится разреженный газ аргон или неон.

Светочувствительный слой покрывает всю шаровую часть баллона. Лишь с одной стороны — против кольца — в нем оставляется круглое окно, через которое свет попадает внутрь фотоэлемента. Если весь баллон можно сравнить с глазом, то окно соответствует зрачку глаза.

Наш фотоэлемент «ГК-2» очень чувствителен: на расстоянии метра от пятидесятисвечной лампочки он дает токи (при включении вспомогательной батареи напряжением в 240 вольт), достигающие нескольких тысячных долей ампера.

С 1933 г. мы начали производить еще и цезиевые фотоэлементы, на которые, как и на глаз, действуют главным образом лучи видимого света и частично инфракрасные лучи.

 

«Ультрафиолетовый швейцар»

Изобретение фотоэлементов с повышенной чувствительностью и применение катодных ламп для их усиления позволили создать множество «видящих» аппаратов — видящих роботов, которые выполняют самые различные действия.

Видящие роботы призваны освободить человека от многих утомительных обязанностей в повседневной жизни, в производственной практике и даже в научной работе.

Вот некоторые примеры. В августе 1930 г. Всеобщая электрическая компания демонстрировала в одной из больших гостиниц Нью-Йорка механического швейцара, который открывал двери перед всяким входящим или выходящим из гостиницы.

Робот этот состоял из лампы, испускающей ультрафиолетовые лучи, и фотоэлектрического элемента, который при помощи промежуточных реле управлял работой небольшого электромотора. Лампа и фотоэлектрический элемент были расположены по обеим сторонам двери на расстоянии двух метров от нее. Световые лучи лампы были затенены светофильтром, пропускавшим только ультрафиолетовые лучи. Поэтому лучистая перегородка перед дверью была совершенно не видна.

Всякий раз, когда человек пересекает этот барьер, фотоэлемент пускает в ход электромотор, который действует на гидравлический затвор и таким образом открывает дверь. Спустя две секунды дверь сама закрывается.

В этом «ультрафиолетовом швейцаре» нет ничего нового- по сравнению с автоматическим световым счетчиком. В обоих случаях применяются одинаковые лампы и одинаковые фотоэлектрические элементы, светочувствительный слой которых состоит из лития или натрия. Различны лишь «рефлексы» — ответные действия, что зависит от различия присоединенных к фотоэлементам приборов.

В настоящее время «ультрафиолетовые швейцары» применяются во многих гостиницах и общественных зданиях США. Встречаются они и в Европе.

В июле 1933 г. «световой швейцар» был поставлен к эскалатору (самодвижущейся лестнице) на малопосещаемой станции «Инструккер Платц» берлинского метрополитена. При отсутствии пассажиров эскалатор неподвижен. Но стоит только кому-либо, подходя к эскалатору, пересечь невидимый световой барьер, как эскалатор начинает движение, которое прекращается, когда пассажир сойдет с другого конца лестницы.

Фотоэлектрический пуск эскалатора.

Такой же «световой швейцар» будет установлен и в Московском метрополитене имени Л. М. Кагановича у эскалаторов станции «Охотный ряд». Составление проекта и изготовление самой установки поручено электротехнической лаборатории Всесоюзной промышленной академии имени Сталина.

«Световой швейцар», как показал опыт Берлина, сокращает на одну треть расход электрической энергии на движение лестниц.

 

«Инфракрасный сторож»

Робота-швейцара легко можно превратить в сторожа, который будет охранять как отдельные комнаты, так и целые дома. Такой робот-сторож в случае опасности может сделать все что угодно: поднять оглушительный трезвон, пустить отравляющие газы, открыть стрельбу, закричать громовым голосом: «держи его, лови его!» Все будет зависеть от того, с какими приборами связать фотоэлектрический элемент.

Для сторожевых роботов применяют инфракрасные лучи, так как лучистый барьер приходится протягивать на большое расстояние, на котором ультрафиолетовые лучи были бы полностью поглощены воздухом. Для охраны дома пучок инфракрасных лучей выходит из окна дома наружу, отражаясь от ряда зеркал, огибает дом два раза и снова входит через то же окно внутрь помещения.

«Инфракрасный сторож» охраняет комнату. Инфракрасный луч испускается лампой на столике слева — Е. Многократно отразившись и перегородив всю комнату невидимыми барьерами, луч попадает в приемник… под комодом справа. Малейшего затемнения луча в любом месте достаточно, чтобы робот поднял тревогу.

Внутри дома пучок инфракрасных лучей падает на фотоэлектрический цезиевый элемент. При этом через элемент проходит слабый ток, удерживающий при помощи электромагнитов все исполнительные органы от действия. Прекращение тока хотя бы на одно мгновение пускает в ход все механизмы.

Кто же может прервать ток? Да любое лицо, прошедшее через невидимый барьер. Такие «инфракрасные сторожа» уже установлены во многих банках для охраны несгораемых шкафов. Ими же пользуются в больших магазинах.

Сделаны вполне успешные попытки применить «инфракрасных сторожей» у станков на фабриках и заводах для предохранения рабочих от попадания в машину. Опасная зона (часть) ограждается инфракрасным барьером. Как только за этот барьер попадает нога или рука человека, робот моментально останавливает машину и спасает человека от увечья или от гибели.

Такой защитный робот, получивший название «Альфа», сконструирован еще в 1933 г. нашим всесоюзным трестом «Техника безопасности» для быстродействующих прессов. В первое время после его установки рабочие часто забавлялись, подкладывая руку под пресс.

На обычном станке рука была бы раздавлена. Но «Альфа» работает надежно и всякий раз, когда руке грозит опасность, мгновенно останавливает пресс. Подобные же защитные аппараты сконструированы Ленинградским институтом организации и охраны труда.

Шкаф со всеми аппаратами, составляющими «инфракрасного сторожа».

В 1932 г. в некоторых американских городах появились «магические фонтаны» — колонки, соединенные с водопроводом. Если прохожий хочет напиться воды, ему достаточно нагнуться к такой колонке, и из нее тут же начнет бить небольшой фонтанчик. Но стоит приподнять голову, и вода перестанет бить.

Кто же так любезно командует фонтанчиком? Все тот же видящий робот. По обеим сторонам колонки расположены фотоэлемент и источник инфракрасных лучей, которые образуют невидимый барьер над колонкой. При пересечении пучка лучей непрозрачным предметом — головой, рукой — фотоэлемент открывает кран фонтана.

«Магический фонтан». Бьет только тогда, когда кто-либо наклоняется, чтобы напиться.

Подобная же установка в одной из нью-йоркских больниц (Реконструктивный госпиталь) использована для помощи таким тяжелым больным, которые не могут двигать руками. Над головой больного, лежащего в постели, проходит невидимый световой (инфракрасный) барьер. Если больному хочется позвать сестру, перевернуть страницу книги или включить радио, ему достаточно только чуть-чуть приподнять голову. Луч будет затенен, и фотоэлемент приведет в движение барабан указателя, на котором последовательно появляются надписи: «звонок», «радио», «перевернуть страницу», «открыть окно», «зажечь лампу». Заметив нужную надпись, больной опускает голову, и фотоэлемент через специальное реле выполняет желаемое действие.

Фотоэлектрический робот помогает больному.

 

Электрические сортировщики

За последние годы удалось создать такие фотоэлектрические установки, которые свободно различают цвета — синий от желтого, голубой от зеленого — и даже различные оттенки одного и того же цвета.

Это обстоятельство позволило построить видящих роботов-сортировщиков. Одного из таких роботов демонстрировал инженер Бриски на своей лекции в Нью-Йорке. Механизм состоял из небольшой бесконечной ленты, перекинутой через два валика. Этот маленький конвейер приводится в движение электромотором. Над конвейером были помещены электрическая лампа и фотоэлектрический элемент, воспринимающий желтый цвет.

На конвейер были положены маленькие пакетики дрожжей с желтыми ярлыками, наклеенными поверх оловянной оболочки. Несколько пакетиков было без ярлыков. Повернув выключатель, Бриски пустил в ход всю установку. Конвейер медленно двинулся, пронося мимо фотоэлемента пакетики дрожжей. Первые три пакетика прошли благополучно — на них все было в порядке. На четвертом не хватало ярлычка. Лишь только этот пакетик появился под фотоэлектрическим элементом, как в мгновение ока оказался сброшенным с ленты конвейера. Это сделала металлическая ручка, расположенная возле электрического глаза.

Сбрасывание с конвейера повторялось всякий раз, как только перед фотоэлектрическим элементом оказывался пакетик без ярлыка.

Такие электрические сортировщики по цвету делаются для различных целей — для обогащения руд, для сортировки сигар, фруктов, кофе и тому подобного, причем электрический глаз более тонко различает оттенки одного и того же цвета, чем человеческий глаз.

Так, например, опытные сортировщики сигар в лучшем случае различают семь оттенков, а фотоэлектрический элемент легко обнаруживает тридцать оттенков.

Одна из американских сельскохозяйственных компаний в 1933 г. установила на своем складе сотню аппаратов с фотоэлементами для сортировки бобов, которые движутся на лентах перед аппаратами. Белые бобы пропускаются дальше, а цветные или камешки и грязь сталкиваются с ленты. За один рабочий день эта сотня механических сортировщиков выбирает до двадцати тонн белых, чистых, высокосортных бобов.

Очень ловко работают электросветовые обогатители руд. Первые опыты с такими роботами были произведены в 1928 г. в Мичиганском колледже горного дела и технологии. Автомат состоял из фотоэлектрической установки и конвейера-отборщика.

Фотоэлектрический обогатитель руды. Л — лампа; СЭ — селеновый элемент; М — электромагниты; Б — бункер с рудой; Н — второй бункер с обогащенной рудой.

Из питающей воронки-бункера руда (в данном случае золотоносный песок) подается на конвейер. Поперек конвейера располагается несколько фотоэлектрических элементов. Их число зависит от ширины конвейера. Руда непосредственно под элементами освещается сильной электрической лампой. Далее над конвейером помещено несколько всасывающих трубочек. Их число равно числу фотоэлементов. Трубочки эти при помощи магнитов могут пригибаться к ленте конвейера и засасывать песок с золотыми крупинками. Кажется, что они клюют его, как куры зерно. Трубочки соединены с большим закрытым со всех сторон чаном, из которого насосом выкачивается воздух. В этот чан и попадает «проглоченный» трубочками песок. Этот песок будет более богат золотом, чем тот песок, который попадает на конвейер.

Работа электросветового обогатителя руды оказалась настолько удовлетворительной и выгодной, что теперь его уже применяют практически на разработках золотоносных и алмазных россыпей.

 

Помощник кочегара, сидящий в трубе

Что это за странный помощник кочегара, которому понадобилось сидеть в фабричной трубе?

А это все тот же фотоэлектрический элемент, на который возложена задача следить за правильным и полным сгоранием топлива. При хорошем сгорании топлива дыма не получается. Дым ведь и есть не что иное, как несгоревший углерод топлива.

Фотоэлектрический элемент в трубе следит за дымом. Основная его часть устроена так же, как и в автоматическом тушителе пожара. На противоположных концах диаметра трубы в особых углублениях помещены источник ультрафиолетовых лучей (они сильно поглощаются дымом) и фотоэлектрический элемент. С этим элементом связан регулятор подачи топлива в топку котла.

Как только в трубе появится дым в большем количестве, чем это полагается, робот тотчас же уменьшает подачу топлива.

Прибор, находящийся в трубе, измеряет степень непрозрачности проходящего через него воздуха. Такие приборы в физике называются опасиметрами — измерителями непрозрачности.

Опасиметры находят различные применения.

В только что описанном случае опасиметр превратился в неутомимого, очень добросовестного кочегара. В виде автомата-огнетушителя опасиметр служит пожарником.

 

Робот-химик

Но опасиметр может стать и химиком.

В различных химических производствах и в лабораторной практике химикам часто приходится определять количество кислот или щелочей в различных водных растворах. С этой целью вливают в исследуемый раствор каплю лакмусовой настойки. От этого жидкость в стакане окрашивается в красный цвет, если она содержит кислоту, и в синий при наличии щелочи.

Предположим, что исследуемая жидкость — кислота и окрасилась, следовательно, в красный цвет. Тогда в стакан с этой жидкостью начинают приливать по каплям раствор щелочи. Щелочь, как говорят химики, нейтрализует кислоту, превращая ее в соль и воду. Когда вся кислота будет нейтрализована, жидкость из красной станет светло-фиолетовой. Прибавка только одной капли щелочи к этой жидкости изменит ее цвет в синий, а прибавка одной капли кислоты вызовет ее покраснение.

Вместо лакмуса можно прилить к кислоте каплю фенолфталеина. Фенолфталеин бесцветен сам по себе и остается бесцветным в кислоте. В щелочном же растворе фенолфталеин окрашивается в красный цвет. Приливая щелочь к кислоте, можно дойти до такого момента, когда прибавка только одной капли щелочи превратит жидкость из бесцветной в красную. При обратном вливании в красноокрашенную щелочь кислоты наступает такой момент, когда жидкость обесцвечивается.

Робот-химик. Справа — лампа, слева, возле сосуда — фотоэлемент внутри ящика.

Зная количество прилитой щелочи, можно легко определить, сколько кислоты было в исследуемом растворе. Такой способ определения количества кислоты или щелочи называется титрованием.

Чего-либо сложного в титровании нет. Однако, это довольно кропотливое дело, отнимающее у химика много времени. Возникло желание передать эту работу автомату. На помощь пришел опасиметр.

В химический стакан наливают щелочь, окрашенную фенолфталеином в красный цвет. По обеим сторонам стакана помещают лампу и фотоэлектрический элемент, соединенный при помощи реле с электромагнитным зажимом. Пустив аппарат в ход, химик может заняться любым другим делом. Робот сам прекрасно доведет работу до конца: лишь только жидкость обесцветится, он прекратит приток кислоты, зазвонит и зажжет красную лампу на штативе. Звонок сообщает химику, что анализ окончен, а красная лампа указывает на аппарат, где это произошло. Таким образом один человек получает возможность следить за многими роботами-химиками и значительно повысить производительность своего труда.

С помощью опасиметра с фотоэлементом теперь следят за жесткостью воды, происходящей от растворенных в ней веществ. При кипячении жесткой воды эти вещества откладываются на стенках кипятильника, образуя накипь. С течением времени слой накипи становится все толще. В самоваре накипь никакой опасности не представляет. Но в котле паровой машины накипь может привести к катастрофе.

Происходит это оттого, что, когда отваливается в котле кусок накипи, вода в этом месте начинает соприкасаться с раскаленной стенкой котла, температура которой выше, чем температура накипи всей остальной поверхности. Получается быстрое и усиленное парообразование, которое приводит ко взрыву котла. Наибольшее число взрывов котлов вызывается именно отпадением накипи.

Поэтому понятно, почему так внимательно следят за жесткостью воды, подаваемой в котлы, в особенности в паровозные. Контроль за жесткостью оказалось возможным тоже передать роботам. С этой целью к испытуемой воде приливают растворы таких веществ, которые окрашивают воду или вызывают ее помутнение. Потом пробирку (стаканчик) с водой помещают перед фотоэлементом на пути узкого светового луча. По густоте окраски или помутнения воды автомат определяет степень жесткости и, если она больше положенной нормы, дает предупредительный звонок.

Американский инженер Эдриен сконструировал аппарат, который с помощью фотоэлемента определяет степень напряжений в стекле бутылок. Такой робот позволяет браковать бутылки по внутренним качествам их стекла.

Фотоэлектрический браковщик бутылок инженера Эдриена. Слева, в большом цилиндрическом сосуде — лампа. Справа, рядом с бутылкой — фотоэлемент. Аппарат обнаруживает внутренние напряжения в стекле бутылок.

Всеукраинский институт геологии и минералогии в СССР сконструировал в 1935 г. аппарат с фотоэлементом, который определяет прозрачность и блеск фарфоровых изделий. Этот аппарат может быть применен для сортировки фарфоровых вещей.

 

Электрический глаз «взвешивает» бумагу

Опасиметр с фотоэлементом нашел применение и в бумагоделательной промышленности.

Бумага изготовляется из древесной массы и из тряпья. И то и другое в результате специальной обработки измельчается, смешивается с водой и превращается в жидкую кашицу. Кашица эта сливается на мелкосетчатые сита, шириною в метр и больше, находящиеся в непрерывном колебательном движении из стороны в сторону. На ситах масса освобождается от воды, уплотняется и передается на сушильные барабаны, обогреваемые паром. Барабанов этих много. Соприкасаясь с ними, бумажная масса спрессовывается, высушивается и превращается в обычную бумагу, которая широкой лентой сбегает с барабанов бумажной машины. Эта лента навертывается на большую катушку.

Бумага делится на различные сорта в зависимости от употребленного сырья (древесная масса или тряпье) и от плотности. Если бумажная машина установлена на какой- либо определенный сорт бумаги, то она должна давать именно этот сорт бумаги, не уклоняясь ни в сторону понижения, ни в сторону повышения качества бумаги. Увеличенная плотность бумаги требует большего количества сырья, и поэтому ее себестоимость будет выше установленной величины. Наоборот, при уменьшении плотности бумаги потребитель получает продукт худшего качества.

Чтобы этого не было, у бумажной машины постоянно дежурит специальный мастер, который время от времени отрывает от бумажной ленты кусок бумаги и, вырезав из него квадрат определенных размеров, взвешивает его. Для каждого сорта бумажный квадрат должен иметь вполне определенный вес.

Если вес в какой-либо пробе получается другой, то мастер изменяет приток на сита бумажной массы, увеличивая его, если вес пробы оказался ниже положенного, и уменьшая в обратном случае.

И все же, несмотря на контроль, бумага получается не вполне однородной. Поэтому возник естественный вопрос— нельзя ли и здесь как-нибудь устроить автоматическую регулировку.

Эта задача разбивалась на две части: во-первых, нужно было найти способ автоматически определять плотность бумаги и, во-вторых, связать этот автомат с другим, регулирующим, автоматом.

Первая часть задачи была разрешена двумя способами — световым и электрическим. Пока более удобным оказался световой, или оптический, способ контроля бумаги. Сущность его очень проста. По одну сторону бумажной ленты помещается яркая лампа, по другую — фотоэлектрический элемент. В зависимости от плотности, бумага пропускает свет то больше, то меньше. Электрический глаз это замечает и приводит в действие самопишущее перо, указывающее все колебания плотности бумаги.

Мастер, следя за записью, может своевременно принять меры к выравниванию плотности. Таким образом работа мастера упростилась. Но этим работа была автоматизирована только наполовину.

В середине 1929 г. к опасиметру, определяющему плотность бумаги, был присоединен автомат, регулирующий подачу бумажной массы. Теперь надобность в особом мастере возле бумажной машины отпала.

Практическое разрешение обеих этих задач было делом далеко не легким и потребовало от изобретателя, американского инженера Ф. Пирсона, пяти лет работы. Трудности встречались на каждом шагу. Лампу и фотоэлектрический элемент нельзя было оставить неподвижными — это давало бы плотность только одной части ленты: глаз и лампа должны двигаться поперек бумажной полосы. В этом совместном движении глаза и лампы нужно было добиться того, чтобы обе эти части робота всегда находились точно одна над другой. Это первая трудность. Вторая заключалась в том, чтобы лампа все время давала свет одинаковой яркости. Изменение яркости света вводило бы электрический глаз в заблуждение: более яркий свет он воспринимал бы как уменьшение плотности бумаги, и, наоборот, более слабый свет прибор «истолковывал» бы как увеличение плотности бумаги. Все это приводило бы к неправильной регулировке машины. Для поддержания постоянной яркости света лампы Пирсону пришлось поработать над вопросом о сохранении напряжения в питающей лампу цепи.

Были еще и иные трудности. Но все они теперь преодолены, и робот мастер-бумажник «научился» работать безупречно. Первые такие роботы были установлены у двух бумагоделательных машин мощной Вестоновской бумажной компании в США. Результаты получились прекрасные. После этого такие же контрольные автоматы были поставлены и к другим машинам.

 

Еще один брат телевокса — телелюкс

Еще в 1929 г. у телевокса появился «видящий» брат — телелюкс. Его «отец» — американский инженер Филиппс Томас — работает у той же Вестингаузовской компании, что и инженер Венсли. Слово «телелюкс» составлено подобно слову «телевокс». «Теле» — далекий, «люкс» — свет. В то время как телевокс выполняет приказы, отдаваемые звуками, телелюкс делает то же, подчиняясь световым сигналам.

Основную часть телелюкса составляют два фотоэлектрических элемента. Один из них соединен с селектором (распределителем) того же устройства, что и у телевокса, другой — с исполнителем. Распределитель имеет четыре контакта. Один из них нулевой, от остальных трех идут провода к электромоторам, производящим желательные действия. Эти электромоторы питаются от батареи аккумуляторов.

В спокойном положении контактная ручка распределителя лежит на нулевом контакте. Предположим, что нам необходимо пустить в ход мотор номер второй. Тогда мы освещаем два раза фотоэлектрический элемент распределителя. Изобретатель это делает с помощью карманного электрического фонарика. При каждом освещении ручка передвигается на следующий контакт. При первом освещении ручка переходит с нулевого контакта на первый, при втором освещении — с первого контакта на второй.

Положение ручки селектора на любом контакте не вызывает работы мотора, так как ток еще не включен. Включение тока делается другою частью прибора — исполнителем, управление которым производится от второго фотоэлектрического элемента. Достаточно осветить этот глаз робота, и избранный мотор начнет работать.

Брат телевокса — телелюкс — робот, исполняющий приказания, отдаваемые световой сигнализацией. Рядом с телелюксом его изобретатель — Филиппс Томас.

Телелюкс Томаса имел всего три рабочих контакта и поэтому мог выполнять три различных действия: зажигать и гасить три группы ламп в той аудитории, где делался доклад.

Освещая попеременно то один, то другой глаз робота светом карманного фонарика, Томас зажигал и гасил любую группу ламп аудитории. Световую сигнализацию роботу можно было производить с расстояния до 20 м.

Схема устройства телелюкса. А и Б — фотоэлементы; В — электромагнитное реле; Г — аккумуляторы; Р — исполнительное реле; К — переключатель.

Телелюкс Томаса является еще только «новорожденным младенцем». В нем много несовершенств. Число его действий очень ограничено. Однако, в этом «младенце» заключаются огромные возможности. Дальность управления им может быть доведена до нескольких километров. Вместо видимого света для управления им можно пользоваться невидимыми инфракрасными лучами. Круг его деятельности может быть очень разнообразным.

 

«Видящий» автомобиль

Так, например, телелюкс может превратиться в видящий автомобиль. Это случилось в Иллинойсском университете в США. На лекциях по физике студенты познакомились с фотоэлектрическими элементами и их замечательными свойствами.

Двум студентам — А. Расу и Ж. Вудфиллу — пришло в голову сделать видящий автомобиль. Мысль увлекла их, и студенты проработали над своим изобретением все лето.

Была сделана большая модель автомобиля, приводившаяся в движение электричеством. На месте шофера были помещены два фотоэлектрические элемента. Один из них служил для управления селектором, другой — исполнителем.

Когда все работы были закончены, настал момент пробы. Вудфилл с помощью велосипедного фонаря с электрической лампой направил свет на фотоэлектрический элемент, управляющий распределителем. Одна вспышка света поставила ручку распределителя на первый контакт. Потом свет лампы был брошен на глаз исполнителя. И вдруг зажглись фары (фонари) автомобиля. Рас запрыгал от радости. Потом таким же образом заставили загудеть сигнальный рожок. Наконец, еще несколько вспышек света, и автомобиль медленно двинулся с места.

Осенью счастливые изобретатели демонстрировали видящий автомобиль своим товарищам по университету.

«Видящий» автомобиль двух американских студентов.

В 1930 г. в Лондоне на выставке модельных инженеров всеобщее внимание привлекал любопытный игрушечный электрический поезд, который быстро бегал по рельсам, на как только перед ним помещали зажженную лампу, он почти мгновенно останавливался. Когда же лампу гасили или убирали с пути, поезд снова начинал двигаться.

Игрушечный паровоз с фотоэлементом. Останавливается при освещении лампой.

Нетрудно догадаться, что если этот поезд «видит» свет, то в нем обязательно должен быть фотоэлемент.

Так это и есть на самом деле. Маленький селеновый элемент был помещен в передней части паровоза. С помощью специального реле этот элемент под действием света выключал ток, питающий электромоторчик, и поезд останавливался. Если же свет гас, элемент снова включал ток.

В 1931 г. фотоэлемент с игрушечных паровозов пересаживается на настоящие и превращается в помощника машиниста, следящего за сигналами семафора.

Если семафор открыт, поезд может свободно продолжать свой путь. При закрытом семафоре поезд должен остановиться. Однако, в железнодорожной практике бывают случаи, правда очень редкие, когда машинист не замечает, что семафор закрыт, и поезда не останавливает. Это всегда приводит к крушениям, причем гибнут люди, паровозы, вагоны.

Поэтому давно уже возникла потребность создать такую сигнализацию, чтобы поезд всегда останавливался перед закрытым семафором, независимо от того, видит ли его машинист или не видит. С появлением фотоэлементов с усилителями задача была разрешена и притом довольно просто.

На паровозе была установлена лампа, с помощью прожектора бросающая вверх узкий пучок инфракрасных лучей, и рядом с ней фотоэлемент. Семафоры были снабжены зеркалом. При закрытом семафоре это зеркало располагается горизонтально.

При прохождении паровоза мимо закрытого семафора пучок лучей от зеркала отражается вниз и попадает на фотоэлемент, восприимчивый к инфракрасным лучам.

Этого достаточно, чтобы слабый фототок, усиленный в десятки тысяч раз, открыл тормозной кран и затормозил поезд. Такая установка прекрасно действует и в тумане, так как инфракрасные лучи довольно хорошо проходят через туман. Выходит, что современные паровозы стали зрячими.

В настоящее время эти автостопы (самоостановщики) начинают распространяться на дорогах с большим движением.

Световой «автостоп».

 

Электрическая собака

Однажды телелюкс превратился даже в механическую собаку. Ее показывали на радиовыставке в Париже еще в 1929 г. Собака эта имела довольно своеобразный вид. Она была сделана из фанеры и покрыта фетром. В глазных впадинах были вставлены стеклянные шарики.

Когда эту собаку освещали, то она начинала двигаться на свет и лаять. Если человек, державший фонарь, отходил в сторону, не переставая все время освещать собаку, она поворачивалась к свету и, продолжая лаять, двигалась к человеку.

Что представляет собой этот робот? Нечто подобное видящему автомобилю двух иллинойсских студентов, но только с гораздо более сложным расположением приборов, которое делает автомат способным ориентироваться относительно света.

Электрическая собака. Движется на свет.

Электрическая собака, подобно живой, имеет два глаза — два фотоэлектрических элемента, разделенные непрозрачной перегородкой, которая образует нос.

Каждый глаз включен в цепь, составленную из маленькой батареи аккумуляторов и электромагнитного реле. Эти реле замыкают цепь двух электромоторов, присоединенных к большой батарее аккумуляторов. Левый глаз через реле присоединен к правому электромотору, правый глаз — к левому электромотору. Оба электромотора вращают колеса в ногах собаки каждый на своей стороне.

Схема устройства электрической собаки. Л — лампа; П — непрозрачная пластинка («нос»); Ф1 и Ф2 — фотоэлементы; Б1 и Б2 — батареи аккумуляторов; Р1 и Р2 — реле; ЭМ1 и ЭМ2— электромоторы; А — аккумуляторы, питающие электромоторы.

Предположим, что лампа находится справа от электрической собаки. Тогда левый глаз ее будет затенен носом, и свет лампы будет действовать только на правый глаз, который пустит в ход левый электромотор. От этого собака станет поворачиваться направо, в сторону лампы. Когда затем свет попадет и на левый глаз, го будет пущен в ход еще правый мотор, и собака двинется прямо.

Этот ориентирующийся механизм был изобретен англичанином Мейснером в 1916 г. В то время фотоэлектрические элементы еще только начинали появляться и имели много недостатков. Поэтому Мейснер воспользовался для глаз собаки селеновыми элементами. Его первая собака хорошо распознавала, откуда идет свет, и всегда двигалась на источник света.

В дальнейшем селеновые глаза собаки были заменены фотоэлектрическими элементами, и собака стала еще более ловкой и подвижной. Она отвечала на самые слабые воздействия света.

 

Что скрывается за смешной собачкой

Электрическая собачка имела большой успех на выставке. Вокруг нее собирались толпы посетителей. Движения со- бачки-робота и ее особенный лай вызывали громкий смех зрителей.

Кто-то из присутствующих советовал изобретателю приделать собачке уши и поместить в нее такой механизм, чтобы она начинала яростно лаять, заслышав отдаленные звуки, например шум шагов.

Никто из присутствующих и не подозревал, что за этой безобидной собачкой скрываются совсем не безобидные вещи, которые выглядят далеко не смешно: подводные мины и военные корабли.

Электрическая собака была изобретена Мейснером, как сказано, в 1916 г. Но ведь это был один из годов мировой войны. Инженеры и ученые, находясь на службе у капитала, прилагали все усилия к тому, чтобы изобретать и строить все более разрушительные машины для истребления людей. Одни работали над броневыми машинами нового, фантастического вида, которые получили название танков, другие изыскивали отравляющие газы, третьи хотели построить такие машины, которые без людей могли бы принимать участие в боях.

Именно эта задача и занимала ум Мейснера. Свой ориентирующийся по свету механизм он предназначал не для собачек, а для управляемых мин. Такие мины действительно были созданы. Управление ими производилось при помощи света прожектора. Однако, эти мины не получили распространения, так как их можно было выпускать только ночью и свет прожектора легко выдавал противнику их присутствие. Заметив торпеду издали, корабль мог своевременно от нее уклониться. К тому же противник светом своих прожекторов мог нарушить управление миной.

Английский инженер Метьюз и физик Фурнье д'Альб занялись разработкой механизма для управления на расстоянии при помощи света моторной лодкой. Они воспользовались селеновыми элементами с электромагнитными реле.

Опыты с моделью лодки производились на небольшом озере. Источником света служил обычный прожектор.

Находясь на берегу, Метьюз и д’Альб, действуя прожектором, пускали лодку в ход, заставляли ее поворачиваться налево, направо, стрелять из пушки и останавливаться. Все световые приказы лодка выполняла быстро и точно. Но и это маленькое чудовище не могло быть использовано для военных целей из-за света, который обнаруживал его присутствие.

Впрочем, из этого еще не следует, что в грядущей войне боевые машины, управляемые светом, не будут принимать участия. Военная техника не стоит на месте. Наоборот, она очень быстро развивается. То, что вчера находилось еще в зародышевом состоянии, сегодня превращается в совершенный, вполне пригодный для практики механизм. Несомненно, что светоуправляемые машины не забыты, что работа над их усовершенствованием продолжается.

В 1934 г. в Америке был создан еще один ориентирующийся по свету механизм — подзорная труба, самостоятельно следящая за аэропланом. Поле зрения этой трубы разделено двумя поперечными перегородками на четыре равные части (квадранты). В каждом квадранте помещено по одинаковому фотоэлементу. Каждая пара противоположных фотоэлементов через усилитель и реле соединена с электромоторчиком. Один из этих электромоторов двигает трубу вправо и влево, другой вверх и вниз.

Живой наблюдатель устанавливает трубу так, чтобы аэроплан был виден посредине поля зрения. После этого человек может совсем отойти от трубы, и она сама начнет следить за аэропланом. Сущность ее действия состоит в следующем.

Когда аэроплан сдвинется с центрального положения в трубе, то на каждый фотоэлемент попадет другое количество света — одни получат больше, другие меньше. Это приведет в действие электромоторы, которые повернут трубу в таком направлении, что аэроплан снова займет центральное положение, после чего моторы остановятся. Новое перемещение аэроплана в то же мгновение вызовет новое движение трубы.

Опыты с этой трубой-роботом показали, что фотоэлементы производят наводку на цель лучше человека.

Такие самонаводящиеся трубы предназначаются для прицельных машин, управляющих стрельбою зенитных пушек и пулеметов.

 

«Видящий» станок

К ориентирующимся по свету роботам следует причислить также замечательный токарный станок, созданный в 1935 году советским инженером комсомольцем В. С. Вихманом.

Начало истории этого изобретения первостепенной важности относится к концу 1933 года. Был серый декабрьский день. В одной из уютных аудиторий Московского станкоинструментального института шла очередная лекция по курсу «кинематики станков». На черной доске возникали меловые фигуры и ряды математических формул. Профессор с изящной легкостью разбирал различные типы кулачковых дисков и валов, применяемых для обработки криволинейных поверхностей, И студенты скоро поняли, что каждый вид поверхности для своей обработки требует специального устройства кулачкового механизма.

— Универсального, всеобщего решения задачи нет, да его не может быть! — закончил профессор свои объяснения и перешел к следующему разделу курса.

Молодые студенты послушно продолжали внимать словам профессора и заносить в свои тетради новые ряды чертежей и формул. И только один человек рассеянно смотрел в широкое окно, за которым медленно падали пушистые хлопья снега. Это был Виктор Вихман. Его поразило заключение профессора о неразрешимости задачи в общем виде.

«Если тут ничего не может сделать механика, — думал студент, которому недавно минул двадцать первый год, — то не поможет ли здесь электротехника?»

Мысль о неразрешимой задаче крепко засела в сознание Вихмана, и в дальнейшем он часто к ней возвращался. Выводя карандашом на бумаге разные контуры, он думал, как их передать на изделие.

Лучшим «приспособлением» к станку является, конечно, сам человек, рассуждал Вихман, представляя себе рабочего у станка, перед которым лежит чертеж. Глаза рабочего воспринимают форму линий и через головной мозг по нервам передают ее рукам. Глядя на чертеж и действуя руками на суппорт (подвижной держатель резца), рабочий вытачивает требуемую форму.

И вот однажды — это было весной 1934 года, когда из почек на деревьях выглянули тонкие листочки и в воздухе нежно запахло свежей зеленью, — Вихману пришла в голову смелая мысль: а нельзя ли сделать самый станок видящим, пристроить ему глаза и показывать чертеж ему — станку, а не человеку?

Вихман был серьезным радиолюбителем, интересовался телевидением и отлично знал, что существуют электрические глаза — фотоэлементы, превращающие свет в электрические токи.

В несколько мгновений сложился план работы: нужно создать такой «видящий аппарат», который мог бы двигаться по контуру чертежа и затем так присоединить его к токарному станку, чтобы суппорт, несущий резец, точно повторял движение видящего аппарата.

Началась напряженная работа. Вихман сначала изучает свойства фотоэлементов. Потом изобретает видящий аппарат.

В два месяца весь видящий аппарат был продуман до мельчайших подробностей и изображен в чертежах и схемах. Осталось разработать его связь с суппортом. Вихман обращается за советом к профессорам института. Особенно ценные указания дает доцент Харизаменов. К середине 1934 года была решена и эта задача.

Комитет по изобретательству при Совете труда и обороны (СТО) берет изобретение Вихмана на особый учет. Станко-инструментальный институт отпускает средства на постройку действующей модели. И в феврале 1935 года уже начинаются ее испытания.

Это было волнующее время. Вместо металла в станок помещался кусок парафина. Под видящий аппарат подкладывался чертеж контура, по которому должна производиться обточка материала. И станок начинал действовать. Кусок парафина быстро вращался, резец снимал стружку. Горящими глазами студент-пятикурсник впивался в острее резца, следя за его движением. В общем резец давал нужное очертание. Значит, станок «видел» чертеж и работал по чертежу. И это было самое главное. Но обрабатываемая поверхность получалась не гладкой, а ступенчатой. И это было делом второстепенным, так как зависело от настройки электрической части станка. Вихман был воодушевлен. Он твердо верил в окончательный успех своего замысла.

Опыты со станком продолжались февраль, март и апрель 1935 года. За большими окнами института снова распускались деревья Зуевского парка, снова громче зазвучали свистки паровозов с Савеловского вокзала.

Но Вихман весны почти не замечал. Он каждый день помногу часов возился со своим станком и засиживался в лаборатории иногда до полуночи, вызывая ворчание сторожей.

Работа ладилась, и в мае были получены первые положительные результаты. Они были лучше ожидавшихся.

Спустя месяц Совет народных комиссаров СССР отпустил сто пятьдесят тысяч рублей на проектирование и постройку «видящего» станка для промышленных целей. Решено создать в первую очередь видящий фрезерный станок. В тот момент, когда пишутся эти строки (март 1936 года), проектирование фрезерного станка подходит к концу, после чего приступят к его постройке. С 15 марта 1936 года началось проектирование видящего токарного станка тоже для промышленных целей. Все проектные работы ведутся особой бригадой в станко-инструментальном институте.

Изобретение В. С. Вихмана вызвало большой интерес и за границей. Ведь там нет ничего подобного. И американские станкостроительные фирмы уже вызываются строить видящие станки системы Вихмана.

Первая модель видящего станка передана в Политехнический музей на выставку советского изобретательства.

Там ее может увидеть в действии всякий желающий.

Модель «видящего» станка советского студента Вихмана, выставленная в Политехническом музее в Москве.

 

Звезда открывает выставку

«Терпеливые» селеновые и фотоэлектрические элементы засаживают за телескопы и заставляют их наблюдать за солнцем, луной и звездами. Первоначально видящие роботы применялись в астрономии только для определения яркости небесных светил (звездная фотометрия). Потом электрический глаз приспособили для наблюдения за прохождением звезды через меридиан, представленный в телескопе вертикальной нитью. Определение этого момента очень важно для установления местоположения звезды.

Живой наблюдатель всегда делает ошибку. Одни из людей отмечают более позднее время, другие, наоборот, забегают вперед. Робот-астроном этим недостатком не обладает. Селеновый или фотоэлектрический глаз видит звезды гораздо лучше, острее человеческого глаза и совершенно точно отмечает нужный момент.

Как ни слаб свет звезд, но, уловленный фотоэлементами, превращенный в электрические токи, а затем усиленный в сотни тысяч и даже в миллион раз, он может вызвать не только движение самопишущего пера, но и нечто большее. Замечательный пример такого действия звездного света дает чикагская выставка «Столетие прогресса».

Ее устроители решили самым способом открытия выставки показать посетителям огромные достижения науки и техники наших дней и с этой целью предоставили открытие не президенту республики, а… Арктуру, звезде первой величины в созвездии Волопаса.

В назначенный день к девяти часам вечера перед выставкой собралась миллионная толпа. На территории выставки было темно и тихо. Но когда стрелка часов дошла точно до девяти часов тридцати минут, произошло нечто грандиозное: на всей территории выставки вспыхнули бесчисленные электрические огни разных цветов, открылись ворота, и множество громкоговорителей запели американский национальный гимн.

Все это сделал свет звезды.

Море огней на чикагской выставке, зажженных звездой Арктуром.

В качестве пунктов наблюдения были избраны четыре обсерватории, расположенные в разных штатах. Четыре обсерватории, а не одна, взяты были для того, чтобы избегнуть всяких случайностей погоды: если небо в одном или другом месте будет закрыто облаками, то в третьем или в четвертом оно окажется чистым. К телескопам, вместо человеческих глаз, были приставлены фотоэлементы, соединенные с усилителями.

Когда свет звезды через телескопы попал на чувствительную поверхность фотоэлементов, из нее брызнули вырванные этим светом электроны. Возник электрический ток. Катодные лампы усилили его в миллион раз и по проводам бросили в Чикаго на выставку. А там многочисленные реле с помощью этого тока произвели все возложенные на них действия.

Звезду Арктур избрали не случайно. Свет, пробегая в секунду 300 000 км, идет от нее к нам ровно сорок лет. Значит, тот луч звезды, который открыл выставку 1933 г., отправился в путешествие по мировому пространству в 1893 г. А как раз именно в этом году в Чикаго была предшествующая большая выставка — Колумбийская. Свет Арктура перекинул как бы мост между двумя этими выдающимися выставками.

Звезда Арктур открывает выставку в Чикаго в 1933 г. Слева вверху свет Арктура попадает в обсерваторию. Справа вверху, пройдя через телескоп, свет звезды падает на фотоэлемент. Слева внизу четыре обсерватории по телефонным проводам передают ток, вызванный Арктуром, на выставку — внизу справа.

Видящие роботы могут отмечать время на скачках и гонках. С этой целью дорога перегораживается инфракрасным лучом. Как только движущийся предмет пересечет луч, робот отмечает время. Точность при таком способе доходит до сотых долей секунды. Человек же дает точность до пятых долей секунды.

Фотоэлектрический отметчик времени на состязаниях.

Уличный самозажигающийся фонарь.

Видящие роботы начинают следить за освещением в школах, на фабриках и заводах, на улицах и даже на буях (поплавках) в море и на реках.

Так, например, в начале 1936 года группа советских инженеров — Антонов, Жерве, Мачерет и Палкин — разработала проект речного бакена-автомата, который с заходом солнца сам зажигает свою электрическую лампу, а утром гасит. Основная часть устройства — селеновый или меднозакисный фотоэлемент. Для питания лампы электрическим током к бакену присоединяется маленькая водяная турбинка, вращающая электрический генератор. Схема питания устроена так, что лампа постоянно мигает — это привлекает к ней внимание. Если рабочая лампа почему-либо не загорается, то автомат зажигает запасную.

На реках со слабым течением или на озерах и морях водяная турбинка работать не будет. В таком случае на бакене можно поместить батарею сухих элементов, достаточную для питания ламп на протяжении шести месяцев.

 

Робот-стенограф

В 1916 г. англичанину Флауэрсу удалось сконструировать, пользуясь селеновым фотоэлементом, такой робот, который может стенографировать человеческую речь. Робот Флауэрса получил название диктофона. Устройство этого замечательного аппарата довольно сложно.

Схема устройства диктофона Флауэрса. 1 — электрические конденсаторы; 2 — катушки самоиндукции; 3 — луч света, падающий на зеркальце электромагнита; 4 — луч света, отраженный от зеркальца; 5 — селеновый элемент; 6 — аккумуляторы; 7 — дроссели; 8 — микрофон; 9 — записывающее перо; 10 — электромагниты; 11 — мембрана; 12 — подкладка зеркальца; 13 — зеркальце; 14 — линзы; 15 — светящаяся вольфрамовая нить лампы; 16 — экранчик; 17 — электромагнит, управляющий записывающим пером; 18 — цилиндр с бумагой, на которой производится запись; 19 — винт в гайке, поднимающий цилиндр при каждом обороте на один сантиметр.

Диктовка производится перед обычным микрофоном. Возникающие в нем электрические токи направляются в ряд параллельно соединенных электрических резонаторов. Каждый из них состоит из конденсатора, катушки самоиндукции и электромагнита, сердечником которого является постоянный магнит. Перед магнитом находится металлическая пластинка с маленьким зеркальцем.

Все электромагниты и зеркальца расположены по дуге круга. Перед зеркальцами находится электрическая лампочка с одной только нитью. Свет этой нити, пройдя через маленькие линзы, падает на зеркальца всех электромагнитов и, отразившись от них, собирается в одной точке селенового элемента, который в этом именно месте сделан не чувствительным к свету.

Электрические токи при диктовке, попав в резонаторы, вызывают в некоторых из них электрические колебания. С помощью электромагнитов электрические колебания передаются зеркальцам. Отраженные ими зайчики света бегают по селеновому элементу и вызывают в его цепи колебательные токи, управляющие самопишущим пером, которое вычерчивает на бумаге кривые линии. Каждому звуку соответствует вполне определенная кривая линия.

Таким образом любое слово будет записано в виде ряда нескольких волнистых линий. Заучив волнистые буквы, можно легко читать запись диктофона, которая по внешнему виду очень напоминает стенографическую запись.

 

Читающий робот

Физик Фурнье д’Альб в 1912 г. изобрел такой механизм, который является как бы диктофоном наизнанку. Д’Альб назвал его оптофоном. Назначение оптофона — читать печатный текст. Этот не менее замечательный робот, чем диктофон, д’Альб предназначает в помощь слепым, которые хотели бы читать книги, напечатанные обычным шрифтом.

Для слепых печатают особые книги с выпуклыми буквами (шрифт Брайля). Слепые ощупывают их пальцами и таким образом читают. Эти книги очень громоздки и печатаются в небольшом количестве. Обычные печатные книги для слепых не доступны, так как осязание здесь помочь не может.

Задача оптофона состоит в том, чтобы каждую печатную букву передавать в виде определенного сочетания музыкальных тонов — аккордов.

Оптофон Фурнье д’Альба. 1 — фонарь с лампой; 2 — вращающийся диск с отверстиями; 3 — книга; 4 — селеновый фотоэлемент; 5 — объектив; 6 — призма, отражающая свет от лампы вверх; 7 — телефонное реле; 8 — рупор.

Устройство первоначального оптофона д’Альба заключалось в следующем. Перед лампой с одной светящейся нитью вращается металлический диск с прорезанными в нем круглыми отверстиями. Эти отверстия расположены по пяти концентрическим кругам. Свет лампы, прошедший через отверстия, падает на отражающую поверхность трехгранной призмы и идет дальше через объектив и узкую щель в металлической пластинке на бумагу. Отразившись от бумаги, свет падает на селеновый элемент, изготовленный в форме кольца. Так как благодаря вращающемуся диску свет получается прерывистый, то и ток в цепи селенового элемента будет пульсирующим. От этого включенный в цепь телефон будет звучать.

Отверстия в диске подобраны так, что получаются тона: соль, до, ре, ми, соль. Книгу двигают так, чтобы под щелью проходила каждая строчка от начала до конца. Свет, отраженный от белой поверхности, дает неприятный аккорд. Когда под щелью оказывается какая-нибудь буква, звуки, соответствующие черным частям, выпадают, и аккорд делается приятным, причем по мере движения по буквам состав аккорда изменяется.

Расположение шрифта под оконцем оптофона.

Опыты с оптофоном показывают, что для заучивания звуковой азбуки требуется около восьми часов. «Читать» с оптофоном слепой выучивается в двадцать часов.

Такой аппарат называется оптофоном с «белым звучанием». Это значит, что он звучит всякий раз, как под щелью находится белая поверхность бумаги.

Непрерывное звучание утомляет читающего. Поэтому англичане Барр и Страуд так видоизменили селеновую установку оптофона, что он стал давать «черное звучание» Это значит, что звуки в таком оптофоне получаются только в том случае, когда под щелью находятся черные части букв. Между словами такой оптофон молчит. Это менее утомляет человека, пользующегося оптофоном.

Еще один аппарат с фотоэлементами, позволяющий слепым читать любой печатный текст, был изобретен недавно французом А. Тома.

Во время мировой войны он в результате контузии лишился зрения. Это подействовала на него крайне тягостно. Тома готов был примириться с тем, что не видит неба, земли, лиц окружающих, но невозможность самостоятельно читать газеты, журналы, книги приводила его в глубокое отчаяние, и ему захотелось изобрести такой аппарат, который помог бы читать обычные книги.

Через шесть месяцев после катастрофы с его глазами случилось «чудо» — болезнь, вызванная контузией, прошла, и зрение у Тома восстановилось; тьма, непроницаемо окутывавшая весь мир, рассеялась. Краски жизни заблестели для Тома ярче прежнего. Он снова стал свободно читать журналы, газеты, книги. Однако, мысли об аппарате, который позволил бы слепым читать любой печатный текст, он не оставил.

В 1924 г. Тома построил первую модель своего аппарата, еще очень не совершенную). Но она все же действовала. На протяжении дальнейших шести-семи лет — к 1931 г. — этот аппарат, получивший название фотоэлектрографа, был значительно улучшен, и в настоящее время он работает безукоризненно.

Фотоэлектрограф Тома (общий вид). В центре тележка с книгой. Над ней в большом цилиндре лампа, левее объектив. Справа от тележки на столе пластинка с отверстиями. Эта пластинка показана в увеличенном виде слева вверху.

Всякую печатную букву фотоэлектрограф превращает в ряд выпуклых точек, которые ощупываются пальцами руки. По внешности весь аппарат походит на письменный стол канцелярского типа с несколькими ящиками в высокой задней стенке. На доске стола по двум рельсам движется вправо и влево тележка, на которой помещается книга или газета. Над тележкой в закрытом непрозрачном цилиндре находится электрическая лампа, ярко освещающая небольшой участок текста. Отраженный свет попадает а объектив проекционного аппарата, который дает сильно увеличенное изображение только одной буквы на экране в закрытом помещении стола. Этот экран состоит из сорока двух селеновых элементов, каждый из которых через реле соединен со своим электромагнитом. Якоря этих электромагнитов представляют собою рычажки, подобные коромыслу весов. Когда один конец рычажка, притягиваясь к электромагниту, опускается, то другой при этом поднимается и толкает вверх прикрепленный к нему стерженек с тупым верхним концом.

Схема устройства фотоэлектрографа. Л — лампа; А — аккумуляторы; ЛЗ — линза; Э — экран из селеновых элементов; ПО — пластинки с отверстиями; С — стерженек; ФЭ — фотоэлемент; ЭM1 — первое электромагнитное реле; ЭМ2 — второе электромагнитное реле.

Реле устроено так, что когда на селеновый элемент падает яркий свет, то электромагнит бывает выключен и поэтому не действует. Но лишь только на электрический глаз попадет тень буквы, реле включит электромагнит, который сейчас же поднимет свой стерженек.

Все электромагниты и связанные с ними сорок два стерженька находятся под крышкой стола с правой стороны. Здесь же, в крышке, на небольшой прямоугольной площади высверлены отверстия по числу стерженьков.

Как только на экран из фотоэлементов попадет изображение какой-либо буквы, некоторые электромагниты просунут стерженьки через отверстия, и над поверхностью стола получится выпуклое изображение буквы, составленное концами стерженьков. Прикасаясь к этим выпуклым точкам рукою, нетрудно узнать составленную ими букву. Так, буква за буквой, под рукою слепого проходят слова, строчки и целые страницы книги. Скорость движения тележки регулируется вращением специального маховичка, который поворачивается левой рукой.

Фотоэлектрограф Тома в работе. Изобретатель Тома читает правой рукой.

Обычными печатными буквами могут пользоваться лишь те слепые, которые их знали, когда были еще зрячими. Но есть слепые от рождения. Для них француз Брайль изобрел упрощенные буквы, для составления которых достаточно только шести точек.

Тома приспособил свой фотоэлектрограф и для шрифта Брайля. Такой аппарат любую печатную букву передает сочетанием шести точек.

Основная идея фотоэлектрографа Тома использована в ряде других еще более замечательных аппаратов. Так, например, американский инженер Хоуви создал фотоэлектрическую гравировальную машину, состоящую из «видящей» части и исполнительной. В видящей части находится фотоэлемент, который точку за точкой осматривает подлежащую гравировке картину со скоростью 60 кв. см в минуту. Исполнительная часть с той же скоростью гравирует картину, то есть вырезывает или насекает на пластинке из подходящего металла. Машина Хоуви исполняет работу в течение немногих минут, в то время как человеку для той же работы требуется пять — десять дней, а иногда и больше.

 

Механический наборщик

Созданы видящие роботы-наборщики. Старинный способ набора, практикующийся еще со времен изобретателя печатного дела Иоганна Гутенберга (1450 г.), состоит в том, что человек рукою выбирает из отделений ящика (кассы) лежащие там металлические буквы (литеры) и складывает их в слова и строчки. Это кропотливая и тяжелая работа.

На смену ручному наборщику во второй половине прошлого столетия пришли наборные машины. Наиболее замечательной из них был линотип, изобретенный в 1885 г. тридцатилетним немцем Мергенталером, переселившимся в Америку. Эта машина имела клавиши, как у пишущей машины. На клавишах были помечены буквы. Наборщик усаживался за линотип и начинал ударять по клавишам. С каждым ударом механизм машины подавал не буквы, а формы для их отливки. После набора таким путем целой строки (линии) машина заливала формы расплавленным типографским металлом; получалась сразу отлитая строка. Отсюда название машины — «линотип», что значит «набирающая целую строку».

В настоящее время линотипы получили широкое распространение и достигли такой степени совершенства, что, казалось, дальше идти было некуда. Но появились фотоэлементы, и это позволило придать линотипам зрение.

Видящая часть линотипа устроена в общем так же, как и у фотоэлектрографа Тома. Исполнительная же часть помещена у клавиш и действует на них, подобно пальцам человека. Получив текст, напечатанный на машинке, видящий линотип самостоятельно осматривает его строчку за строчкой и набирает со скоростью шести строчек в минуту, в два-три раза быстрее человека.

Видящая часть робота-наборщика могла бы осматривать текст еще раз в сто быстрее, но механическая часть линотипа больше шести строчек в минуту дать не может.

Первый видящий линотип был показан в марте 1932 г. в Америке, в городе Чарлотте. С тех пор видящие роботы- наборщики появились в ряде крупнейших типографий США и Западной Европы.